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¿Qué pasaría si sólo se reflejara medio fotón? La respuesta fue la superposición de varios fotones.
Una teoría ha demostrado que si el espejo se retira repentinamente mientras un fotón está siendo reflejado por el espejo, la luz restante se convierte en un estado cuántico en el que pueden aparecer múltiples fotones simultáneamente.
Este no es un experimento en el que una partícula llamada fotón se corta por la mitad con un cuchillo, sino una predicción que calcula cómo cambia el campo cuántico cuando solo se refleja la parte frontal de la luz para crear una forma de onda.
¿Por qué un solo fotón no puede explicarlo?
Los fotones, haces de ondas, se encuentran dispersos en el tiempo y el espacio. Si el espejo está completamente hacia arriba, se refleja todo, pero si retira el espejo después de que se haya reflejado la parte frontal, la forma de onda terminará abruptamente. Los investigadores calcularon que este límite tan definido no corresponde exactamente a un estado de fotón.
Entonces ¿qué sale?
El resultado es una superposición cuántica, con posibilidad de cero, uno, dos o más fotones. Cuanto más pronunciado sea el límite, mayor será el rango de recuentos de fotones requeridos. Los espejos infinitamente rápidos son imposibles, por lo que existen límites al número de fotones y a la nitidez de las formas de onda en los dispositivos reales.
¿De dónde viene la energía?
Los fotones adicionales no son gratuitos. Un dispositivo que mueve o retira rápidamente un espejo trabaja en el campo cuántico y le suministra energía. Aunque los límites en movimiento se asemejan al efecto dinámico de Casimir que crea partículas, el estudio se centró en situaciones en las que se interrumpe el reflejo continuo de un solo fotón.
¿Puedes verlo de inmediato en el experimento?
El artículo es un cálculo teórico y aún no tiene resultados experimentales que detecten directamente múltiples estados de fotones utilizando este método. La velocidad de conmutación y la pérdida del espejo y la resolución temporal del detector deben abordarse conjuntamente. Los investigadores creen que los circuitos superconductores o los límites ópticos rápidamente controlados podrían ser candidatos para realizar pruebas.
Por que es importante
La simple manipulación de dejar sólo una parte de la luz crea un estado en el que el número de fotones no está determinado, lo que sugiere un nuevo método de control de la información cuántica. Sin embargo, la diferencia entre el límite computacional ideal y el dispositivo real es grande, por lo que su usabilidad debe confirmarse mediante experimentos de seguimiento.
material fuente oficial
Physical Review Letters original paper