Fotones se agrupan de a tres gracias a dos átomos ⚡ экспресс
El control de la luz a nivel de fotones individuales es una tarea clave en la óptica cuántica. Las interacciones fotónicas están mediadas por el acoplamiento con átomos, y se requiere una interfaz determinista entre fotones individuales y átomos para un control total. Extender este paradigma a múltiples átomos, acoplados a través de la radiación, abre el campo de la óptica cuántica de muchos cuerpos. En este trabajo se implementó un sistema de átomos artificiales de estado sólido acoplados coherentemente a una guía de onda nanofotónica. Se investigó el escalado del transporte fotónico no lineal: cada emisor añadido genera correlaciones de orden superior. Se registraron experimentalmente correlaciones triples de fotones a partir de un par de emisores acoplados colectivamente, con supresión de las contribuciones de un número menor de fotones. También se demostró el funcionamiento para tres emisores resonantes. Estos resultados marcan el establecimiento de la óptica cuántica de muchos cuerpos en electrodinámica cuántica de guías de onda, abriendo el camino a simuladores cuánticos, estados entrelazados de muchas partículas y el estudio de transiciones de fase cuánticas.
La luz es un flujo de fotones. En una guía de luz especial, que recuerda a un estrecho pasillo, un átomo «guardián» normalmente los deja pasar uno a uno. Este fenómeno es estudiado por la espectroscopia de partículas individuales.
Cuando se colocan dos «guardianes» juntos, obligan a los fotones a agruparse en tríos. En el experimento, dos átomos artificiales —en esencia, diminutos circuitos superconductores— unidos por una guía de luz común, produjeron exactamente ese efecto. Los fotones, que en condiciones normales se ignoran entre sí, de repente comienzan a moverse en grupos de tres. Siguen viajando a la velocidad de la luz, pero ahora su comportamiento es radicalmente distinto. Este resultado concuerda con el Modelo Estándar de la física de partículas y abre el camino hacia la óptica cuántica multitarea.
Así lo soñaron durante décadas los pioneros de la óptica cuántica: Leonard Mandel y Roy Glauber.
🎯 Para ver fotones individuales, se necesita oscuridad absoluta y detectores supersensibles. En una bombilla común hay tantos que contarlos no tiene sentido.
🎬 En la ciencia ficción, la comunicación cuántica promete transmisión instantánea de datos. Los tríos de fotones aún no son capaces de esto, pero ayudan a entender mejor el mundo cuántico.