Una regla de luz: cómo medir nanómetros con un par de fotones exprés

Original: "Attosecond delay metrology beyond the photon coherence time with spectrally resolved Hong-Ou-Mandel interferometry"
arXiv:2607.16849 · 2026-07-18 · CC BY 4.0 · 2 min
Los patrones espectrales de fotones entrelazados permiten medir distancias con una precisión de 20 attosegundos sin las limitaciones habituales.

📄 Mostrando la versión "Simple" — "Popular" aún no está lista. Añádelo a favoritos para ayudar a priorizarla.

Dos fotones se encuentran en un espejo semitransparente. Si llegan exactamente al mismo tiempo, siempre salen juntos, codo con codo, como gemelos que no quieren separarse. Este efecto, descubierto en 1987, se convirtió en la base de una regla cuántica para medir diminutos retrasos. Pero la regla tenía un defecto: en cuanto el retraso superaba el tiempo de vida de un fotón, toda la precisión desaparecía como una onda en el agua. El instrumento solo veía coincidencias, no la causa de su desaparición.

Los autores del nuevo trabajo hicieron que el instrumento viera más. En lugar de simplemente contar coincidencias, descompusieron la luz por colores y descubrieron en el espectro bandas nítidas, similares a los anillos de colores en una película de jabón. La distancia entre las bandas reveló el retraso entre los fotones con una precisión asombrosa. Así, la vieja regla se convirtió en un peine espectral: ahora mide no el hecho del encuentro, sino su color.

Un retraso de 20 attosegundos es como notar que uno de dos corredores en una carrera de 100 metros se ha quedado atrás por el grosor de un cabello humano.

El método resultó sorprendentemente robusto. Pérdidas de fotones, vibraciones de los espejos, óptica imperfecta: las bandas espectrales solo se atenuaban ligeramente, pero no se desplazaban. Es como determinar la distancia entre picos montañosos contando cráteres lunares en lugar de medir el brillo de la Luna: las nubes pueden ocultar la luz, pero no cambian el conteo. Gracias a esta estabilidad, desaparece la necesidad de calibración constante, algo poco común en los dispositivos cuánticos.

En la prueba, se midió el grosor de una placa transparente de 300 micrómetros con precisión nanométrica. La regla de luz, que antes solo funcionaba en distancias de unos pocos micrómetros, ahora abarca cientos de micrómetros y promete ir aún más lejos. Donde antes se necesitaban sistemas láser voluminosos, ahora basta con un par de fotones entrelazados y un espectrómetro.

20 attosegundos es el tiempo que tarda la luz en recorrer solo 6 nanómetros, comparable al grosor de una membrana celular.

En la novela «La oscuridad cegadora» de Arthur C. Clarke, los extraterrestres usan correlaciones cuánticas para comunicarse instantáneamente: un principio similar de entrelazamiento subyace en esta técnica de medición.

Científicos
Jeff KimbleLeonard MandelRoy GlauberHendrik LorentzShuji NakamuraVera Rubin
Conceptos
efecto Hong-Ou-Mandel interferómetro de Mach-Zehnder interferometría interferómetro láser holograma cámara infrarroja haz de referencia fotometría