La fibra óptica común no es solo un hilo de vidrio para internet. En las redes cuánticas puede convertirse en un canal para transmitir la conexión esquiva entre partículas que se denomina entrelazamiento. Pero para crearla se necesita una fuente de pares de fotones nacidos en un mismo evento y coordinados en polarización. Los autores del nuevo trabajo colocaron una película cristalina de disulfuro de molibdeno (3R-MoS₂) justo entre dos conectores de fibra óptica estándar. Cuando se envía un rayo láser de bombeo a través de esta estructura, en la película ocurre la dispersión paramétrica espontánea: un fotón de bombeo se descompone en dos fotones entrelazados de menor energía que se introducen de inmediato en la fibra.
El truco principal está en la simetría del cristal. En el 3R-MoS₂ hay direcciones privilegiadas a lo largo de las cuales nacen pares con una polarización determinada. Cambiando la polarización del láser de bombeo, se puede alternar entre diferentes estados cuánticos del par. Así se logran dos de los cuatro estados de Bell máximamente entrelazados, así como pares completamente alineados en polarización. Esto recuerda a sintonizar una radio: en lugar de girar la perilla de frecuencia, el experimentador rota la polarización de la bomba y en la salida aparece el «canal» de entrelazamiento deseado.
Antes, para este tipo de ajuste se requerían esquemas voluminosos con lentes adicionales, cristales y una alineación precisa. Aquí, toda la fuente cabe en un conector de fibra óptica estándar. Es un paso importante para que la comunicación cuántica sea tan compacta y práctica como los módulos láser habituales.
El disulfuro de molibdeno es un material laminar, similar al grafito: se puede exfoliar en películas de un átomo de espesor. Es precisamente en esa forma tan delgada donde muestra propiedades ópticas inusuales, incluida la generación eficiente de pares de fotones.