Fotoni indistinguibili

Fisici della Stanford University

e degli NTT Basic Research Laboratories, hanno messo a punto una sorgente che può produrre una emissione “a comando” e fotoni uguali. Dispositivi con queste peculiarità potrebbe essere impiegati nei calcolatori quantistici e nell'analisi della natura quantistica della luce. 

L'individuazione di un importante effetto di interferenza quantistica fra due fotoni rappresenta una valida metodologia per verificare l'indistiguibilità dei fotoni provenienti da una sorgente di fotoni singoli. Nel momento in cui due fotoni si muovono perpendicolarmente l'uno rispetto l'altro per poi giungere consecutivamente su entrambi i lati di una superficie semitrasparente, che riflette e trasmette rispettivamente metà dei fotoni incidenti, si possono sviluppare quattro possibilità: tutti e due i fotoni possono essere riflessi o trasmessi, oppure uno dei due può essere riflesso e l'altro trasmesso. Tutte e quattro le variabili sono equiprobabili.

Tuttavia, nel momento in cui due fotoni sono, in fase, indistinguibili possono creare un singolo stato a due fotoni. Ciò avviene perché i fotoni sottostanno alla statistica di Bose-Einstein, perciò essi possono staccarsi dalla lamina lungo una o l'altra di due traiettorie coincidenti con una improbabilità totale che vengano trasmessi o riflessi.

I fisici hanno osservato che quando all'uscita della lamina viene variata la lunghezza di uno dei due cammini con lo scopo di far coincidere la fase dei due fotoni, la probabilità di rilevare i fotoni viene sensibilmente ridotta. I fisici calcolano in un valore superiore all'81 per cento la sovrapposizione media dei pacchetti d'onda, una misura dell'indistinguibilità dei fotoni, dalla loro sorgente.

Autore: Massimo Bertolucci / Fonti: citate nell'articolo