Una regla hecha de luz: así podría llamarse el nuevo método para medir diminutos retardos temporales. En 1987, Chong Ki Hong, Zhe-Yu Ou y Leonard Mandel notaron que si dos fotones indistinguibles llegan simultáneamente a un divisor de haz, siempre salen juntos por el mismo puerto. Esta interferencia de Hong-Ou-Mandel se convirtió en una herramienta finísima para medir el tiempo. Pero tiene un límite: los fotones deben llegar casi al mismo tiempo, dentro de su tiempo de coherencia (aquí, solo 0.44 picosegundos). Si el retardo es mayor, el patrón se desdibuja y la regla deja de funcionar.

Los físicos del grupo de Mehul Malik encontraron la manera de alargar esta regla. Dirigieron pares de fotones hacia una rejilla de difracción y una matriz de ocho fotodiodos de avalancha, que registran no solo la llegada del fotón, sino también su frecuencia. La frecuencia es el color, o la energía, del fotón. Si los fotones llegan con frecuencias diferentes, son distinguibles y la interferencia desaparece. Pero si las frecuencias se superponen, surge interferencia cuántica incluso con retardos grandes. En el experimento lograron medir retardos de hasta 4 picosegundos con una incertidumbre de unos 10 picosegundos por coincidencia, es decir, decenas de veces el tiempo de coherencia.

La idea clave es que la resolución de frecuencia borra la información sobre qué fotón llegó primero. Un detector común, que no distingue frecuencias, solo ve un patrón borroso. En cambio, la matriz sensible al espectro descompone la luz en canales de frecuencia separados, y en cada canal se recupera la interferencia. Es como si un salón ruidoso se dividiera en habitaciones individuales, y en cada una se pudiera oír al interlocutor.

Hasta ahora se pensaba que para medir tales retardos se necesitaba luz no clásica, por ejemplo, pares de fotones entrelazados. El nuevo trabajo demuestra que un láser ordinario, atenuado hasta el nivel de fotones individuales, funciona igual de bien. Esto elimina las limitaciones de brillo y ancho de banda propias de las fuentes de fotones individuales, y hace que el método sea práctico. Hoy mismo se puede usar en teledetección cuántica, sincronización de relojes remotos y tomografía de coherencia óptica, en cualquier lugar donde se necesite medir con precisión el tiempo de vuelo de la luz.

El futuro de esta regla de luz está en aumentar el número de píxeles y mejorar su resolución temporal. Así se podría acercar al límite cuántico de precisión y medir retardos aún más pequeños. Quizás aprendamos a medir desplazamientos transversales y otros parámetros donde la resolución de frecuencia también elimina la degeneración. Así, la física fundamental de la interferencia de fotones indistinguibles se convierte en una herramienta práctica para mediciones precisas.