La conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC), como fuente de fotones entrelazados, es de gran interés para la física y la tecnología cuánticas, pero hasta ahora sólo puede implementarse en sólidos. Investigadores del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz (MPL) y del Instituto Joseph Stefan en Ljubljana, Eslovenia, han demostrado por primera vez el SPDC en un cristal líquido. Los resultados, publicados recientemente. La naturalezaAbrir el camino a una nueva generación de fuentes cuánticas: eficientes y sintonizables por campos eléctricos.
Dividir un fotón en dos es una de las herramientas más útiles de la fotónica cuántica. Puede crear pares de fotones entrelazados, fotones individuales, luz comprimida e incluso estados de luz más complejos necesarios para las tecnologías cuánticas ópticas. Este proceso se denomina conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC).
El SPDC está estrechamente relacionado con el equilibrio central. Es simétrico con respecto a un punto; por ejemplo, un cuadrado es centralmente simétrico pero un triángulo no. En esencia, la división de un fotón en dos, el SPDC rompe la simetría central. Por tanto, esto sólo es posible en cristales cuya celda inicial sea centralmente asimétrica. El SPDC no puede ocurrir en líquidos o gases comunes, ya que estos materiales son isotrópicos.
Sin embargo, recientemente los investigadores han descubierto cristales líquidos que tienen una estructura diferente, los llamados cristales líquidos nemáticos ferroeléctricos. A pesar de ser fluido, este material rompe el fuerte equilibrio central. Sus moléculas son largas, asimétricas y, lo más importante, pueden reorientarse mediante un campo eléctrico externo. La reorientación de las moléculas cambia la polarización de los pares de fotones producidos así como la tasa de generación. Si se empaqueta adecuadamente, una muestra de dicho material puede ser un dispositivo muy útil porque produce pares de fotones de manera eficiente, se puede acoplar fácilmente a un campo eléctrico y se puede integrar en dispositivos más complejos.
Utilizando muestras preparadas a partir de cristales líquidos nemáticos ferroeléctricos sintetizados por GAA de Merck Electronics en el Instituto Joseph Stefan (Liubliana, Eslovenia), investigadores del Instituto Max-Planck para la Ciencia de la Luz han demostrado, por primera vez, que el SPDC líquido ha sido implementado en cristal. . La eficiencia de producción de fotones entrelazados es tan alta como la de los mejores cristales no lineales, como el niobato de litio, del mismo espesor. Al aplicar un campo eléctrico de tan solo unos pocos voltios, pudieron activar y desactivar la generación de pares de fotones, así como cambiar las propiedades de polarización de esos pares. Este descubrimiento marca el comienzo de una nueva generación de fuentes de luz cuánticas: flexibles, sintonizables y eficientes.
