A luz natural do Sol pode servir diretamente para produzir pares de fótons emaranhados, sem laser para alimentar o dispositivo. Essa experiência questiona a ideia de que uma fonte de luz muito coerente seja indispensável a esse tipo de preparação quântica.
O emaranhamento liga as propriedades de várias partículas de uma maneira que a física clássica não reproduz. Medir uma delas permite obter correlações com a outra, mesmo quando seus resultados individuais permanecem imprevisíveis. Em fotônica quântica, esses pares de fótons são geralmente produzidos com lasers cuidadosamente controlados.
Aqui, o ponto de partida é, ao contrário, uma fonte disponível gratuitamente e naturalmente incoerente: o Sol. Sua luz reúne muitos comprimentos de onda e ondas cujas fases variam continuamente. Os pesquisadores a concentraram e filtraram antes de enviá-la a um cristal óptico não linear.
Nesse cristal, um fenômeno chamado conversão paramétrica espontânea pode transformar um fóton incidente em dois fótons menos energéticos. As propriedades dos dois novos fótons podem então tornar-se emaranhadas. O dispositivo foi ajustado para produzir esse emaranhamento na polarização deles, ou seja, na orientação de seu campo elétrico.
O resultado não se baseia apenas em uma semelhança com um estado quântico esperado. A equipe também mede uma concorrência de 0,905 ± 0,053, um indicador que quantifica o emaranhamento entre dois sistemas. Ela também obtém um valor S de 2,5408 ± 0,2171 em um teste de Bell, acima do limite clássico fixado em 2.
Em outras palavras, as correlações observadas não se comportam como as de dois objetos clássicos que simplesmente receberam propriedades comuns no início. Esse ponto é importante, pois a luz solar introduz muito ruído e não possui a estabilidade de um laser de laboratório.
Os autores indicam ainda que a taxa de geração permanece comparável à de montagens alimentadas por laser.
O interesse potencial diz respeito principalmente aos ambientes em que a energia disponível e a massa dos equipamentos são limitadas. Os pesquisadores citam especialmente as missões interplanetárias, em que uma fonte natural poderia reduzir certas necessidades materiais. A próxima questão será determinar até onde essa abordagem continua confiável quando a luz varia e quando o dispositivo sai das condições controladas do laboratório.