Um grupo internacional de cientistas da Alemanha e do Reino Unido revelou uma nova propriedade da luz que pode ter aplicações na informação quântica.
A luz é composta por partículas chamadas fótons, que podem interagir entre si e com outros campos, como o campo térmico (por exemplo, a luz do sol). Essas interações podem gerar efeitos de interferência, que são fenômenos quânticos que ocorrem quando duas ou mais ondas se sobrepõem.
Um dos efeitos de interferência mais conhecidos é o efeito Hong-Ou-Mandel, que acontece quando dois fótons idênticos se encontram em um divisor de feixe, um dispositivo que separa ou combina feixes de luz. Nesse caso, os fótons sempre saem juntos pelo mesmo lado do divisor, nunca se separando.
Os pesquisadores, liderados pela doutoranda Anahita Khodadad Kashi, do Instituto de Fótonica da Universidade de Leibniz, na Alemanha, decidiram investigar como esse efeito seria afetado pela presença de fótons extras, que podem contaminar os feixes de luz. Eles usaram um cristal não-linear para gerar um fóton único, que foi misturado com um campo térmico, que contém muitos fótons aleatórios.
Para a surpresa dos cientistas, eles descobriram que o efeito Hong-Ou-Mandel não só dependia do número de fótons extras, mas também da sua relação com o fóton único. Eles observaram que o campo térmico interferia quanticamente com o fóton único, de forma que o campo de fundo não podia ser ignorado ou subtraído dos cálculos, como se pensava antes.
“Descobrimos uma nova característica fundamental que não era considerada nos cálculos anteriores. Nosso novo modelo pode prever a interferência quântica e podemos medir esse efeito em um experimento”, diz Khodadad Kashi.
O professor Michael Kues, chefe do Instituto de Fótonica e membro do Conselho do Cluster de Excelência PhoenixD da Universidade de Leibniz, explica que a descoberta foi fruto de uma curiosidade científica. “Quando um experimento sai muito diferente do esperado, os cientistas começam a questionar as suposições anteriores e procuram novas explicações”, diz ele.
O trabalho, que foi publicado na revista Physical Review Letters, pode ter implicações para o desenvolvimento de sistemas de informação quântica baseados em fótons, que são capazes de processar e transmitir dados de forma mais rápida e segura do que os sistemas convencionais.
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