De eigenschappen van kwantumtoestanden van licht worden al benut door zeer geavanceerde geavanceerde technologieën zoals die van de nieuwste gevoeligheidsupgrades van LIGO, de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ingezet om zwaartekrachtsgolven te detecteren sinds september 2015, of de coderingssleutels die worden gebruikt voor de beveiliging aan boord van de satelliet.

Beide oplossingen gebruiken kristallen als ruisvrije optische versterkers. Echter, het gebruik van atoomdampen wordt beschouwd als een efficiënter alternatief dat de toegankelijkheid van niet-klassieke lichttoestanden verbetert.

"We laten zien dat oscillatoren op basis van deze atomaire versterkers intense lichtstralen kunnen genereren met kwantumcorrelaties, " zei Marcelo Martinelli, een onderzoeker aan het Physics Institute (IF-USP) van de Universiteit van São Paulo. Martinelli is co-auteur van een artikel gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven hij beschrijft de belangrijkste resultaten tot nu toe van een thematisch project waarvoor hij de hoofdonderzoeker is en dat wordt ondersteund door de São Paulo Research Foundation-FAPESP.

Zowel kristallen als atomaire dampen kunnen worden gebruikt om kwantumgecorreleerde lichtbundels te produceren. Het onderzoeken van het gedrag van deze bronnen is een uitdaging. Het gedrag van licht onder een bepaald vermogensniveau lijkt op dat van licht dat door een gloeilamp wordt geproduceerd. Boven een bepaalde drempel zijn kenmerken zijn vergelijkbaar met die van een laser. "Het is alsof de kristallen of atomaire damp het licht van een lamp in laserlicht hebben omgezet. Het is gemakkelijker om deze overgang in het atomaire medium te onderzoeken dan in het kristallijne medium, omdat er intensere stralen kunnen worden geproduceerd in een atomair medium, ' zei Martinelli.

Hiervoor worden optische holtes gebruikt. Regeling van de holtegeometrie en atomaire damptemperatuur, Martinelli en medewerkers waren in staat om fotonkoppeling te produceren in meer open holtes.

"Dit bood twee voordelen in vergelijking met de oude op kristallen gebaseerde holtes:meer kwantumefficiëntie, zodat het aantal fotonen dat door het uitvoervenster wordt geleverd gemakkelijk het aantal fotonen dat verloren gaat aan de omgeving overtreft, en een kans om meer subtiele details van de overgang tussen licht met heterogene frequenties en de productie van intense laserachtige stralen te onderzoeken. Het was alsof we een venster hadden geopend op de kwantumdynamica van de faseovergang, ' zei Martinelli.

Mogelijke toepassingen zijn onder meer zeer nauwkeurige metrologie met manipulatie van de kwantumruis in licht en informatiecodering via kwantumverstrengeling.