Un sobre postal ordinario tiene forma rectangular, y la carta en su interior no cambia las propiedades del sobre. Con los fotones, partículas de luz, la situación es diferente: su 'forma' en el tiempo puede variar, y esa forma en sí misma transporta información. En el nuevo trabajo, los físicos crearon fotones individuales de microondas (luz, pero con una longitud de onda mucho mayor que la visible) y les dieron tres formas temporales distintas, como si tres cartas se colocaran en sobres de diferente geometría.
Estas tres formas son mutuamente ortogonales: matemáticamente no se superponen, como tres letras diferentes del alfabeto. Los fotones se enviaron a través de un cable de 30 metros enfriado a temperaturas ultrabajas, donde el ruido térmico casi desaparece. En el otro extremo había un receptor que podía absorber una forma y reflejar las otras dos, y lo hacía con alta selectividad, 40 veces mejor que para las formas no deseadas. Es como un buzón que solo recoge sobres de una forma determinada y devuelve los demás al remitente.
Este truco amplía las posibilidades de la comunicación cuántica. Antes, para transmitir un estado cuántico se usaba solo una forma estándar del fotón; ahora se puede codificar información en la propia forma y, en el receptor, elegir qué forma leer. Es un paso hacia redes cuánticas donde los nodos intercambian fotones con diferentes perfiles temporales sin interferir entre sí.
Los fotones de microondas utilizados en el experimento tienen una longitud de onda del orden de centímetros, como la radiación de un horno microondas común, pero con una energía miles de millones de veces menor.
La idea de codificar información en la forma del fotón recuerda a los 'sobres cuánticos' de la novela 'El problema de los tres cuerpos' de Liu Cixin, donde los sofones cambian sus propiedades para transmitir mensajes.