Recientemente, investigadores de la Universidad de Tampere, en colaboración con socios científicos de Alemania e India, confirmaron experimentalmente por primera vez a nivel cuántico la ley de conservación del momento angular. Cuando un fotón individual se convierte en un par de fotones, su momento angular orbital (OAM) cuántico se conserva, un hallazgo que trae nuevas posibilidades para la computación cuántica, la comunicación y el sensado.

La ley de conservación del momento angular es un principio central en las ciencias naturales, que dicta qué cambios son posibles en procesos físicos. En el mundo cuántico, esto significa que el OAM de un fotón individual debe conservarse durante interacciones. El equipo de la Universidad de Tampere llevó la verificación de esta ley de conservación al límite cuántico, explorando la conservación del OAM cuántico cuando un fotón individual se divide en un par de fotones.

La autora principal del estudio, la Dra. Lea Kopf, explicó: "Nuestro experimento muestra que, incluso si el proceso está impulsado por un fotón individual, el OAM se conserva de hecho. Esto confirma una ley de conservación clave en el nivel más básico". Debido a la eficiencia extremadamente baja del proceso óptico no lineal requerido, el equipo experimental dependió de dispositivos ópticos extremadamente estables y técnicas de medición precisas; solo uno de cada mil millones de fotones se convierte exitosamente en un par de fotones.

Durante el experimento, los investigadores no solo confirmaron la conservación del OAM, sino que observaron por primera vez signos de entrelazamiento cuántico en el par de fotones generado. Esto indica que la técnica tiene potencial para crear estados cuánticos fotónicos más complejos, abriendo nuevas vías para el desarrollo de la tecnología cuántica.

El profesor Robert Fickler, quien lideró el experimento, dijo: "Este trabajo no solo tiene importancia fundamental, sino que nos acerca un paso importante a la generación de nuevos estados cuánticos". En el futuro, los investigadores planean mejorar la eficiencia general del esquema experimental y desarrollar estrategias de medición mejores para detectar estos estados cuánticos más fácilmente. Además, planean utilizar los estados cuánticos multifotónicos generados para pruebas fundamentales cuánticas novedosas y aplicaciones en fotónica cuántica.