Efecto Hong-Ou-Mandel
El efecto Hong–Ou–Mandel es un efecto de interferencia de dos fotones en la óptica cuántica que fue demostrado en 1987 por tres físicos de la Universidad de Rochester: Chung Ki Hong (홍정기), Zheyu Ou (区泽宇) y Leonard Mandel . [1] El efecto se produce cuando dos ondas monofotónicas idénticas entran en un divisor de haz 1:1, uno en cada puerto de entrada. Cuando la superposición temporal de los fotones en el divisor de haz es perfecta, los dos fotones siempre saldrán del divisor de haz juntos en el mismo modo de salida, lo que significa que no hay posibilidad de que salgan por separado con un fotón en cada una de las dos salidas. dando un evento de coincidencia. Los fotones tienen una probabilidad de 50:50 de salir (juntos) en cualquier modo de salida. Si se vuelven más distinguibles (por ejemplo, porque llegan en diferentes momentos o con diferente longitud de onda), aumentará la probabilidad de que cada uno de ellos vaya a un detector diferente. De esta manera, la señal de coincidencia del interferómetro puede medir con precisión el ancho de banda, las longitudes de ruta y el tiempo. Dado que este efecto se basa en la existencia de fotones y la segunda cuantificación , no puede explicarse completamente poróptica clásica .
El efecto proporciona uno de los mecanismos físicos subyacentes para las puertas lógicas en la computación cuántica óptica lineal [2] (el otro mecanismo es la acción de la medición).
Cuando un fotón ingresa a un divisor de haz, hay dos posibilidades: será reflejado o transmitido. Las probabilidades relativas de transmisión y reflexión están determinadas por la reflectividad del divisor de haz. Aquí, asumimos un divisor de haz 1:1, en el que un fotón tiene la misma probabilidad de ser reflejado y transmitido.
A continuación, considere dos fotones, uno en cada modo de entrada de un divisor de haz 1:1. Hay cuatro posibilidades con respecto a cómo se comportarán los fotones:
Suponemos ahora que los dos fotones son idénticos en sus propiedades físicas (es decir, polarización , estructura de modo espacio-temporal y frecuencia ).
Dado que el estado del divisor de haz no "registra" cuál de las cuatro posibilidades realmente sucede, las reglas de Feynman dictan que tenemos que sumar las cuatro posibilidades en el nivel de amplitud de probabilidad . Además, la reflexión desde el lado inferior del divisor de haz introduce un cambio de fase relativo de π, correspondiente a un factor de −1 en el término asociado en la superposición. Esto es requerido por la reversibilidad (o unitaridad de la evolución cuántica) del divisor de haz. Dado que los dos fotones son idénticos, no podemos distinguir entre los estados de salida de las posibilidades 2 y 3, y su signo menos relativo asegura que estos dos términos se cancelen. Esto puede interpretarse como una interferencia destructiva.de las posibilidades de transmisión/transmisión y reflexión/reflexión. Si se configura un detector en cada una de las salidas, nunca se podrán observar coincidencias, mientras que ambos fotones pueden aparecer juntos en cualquiera de los dos detectores con la misma probabilidad. Una predicción clásica de las intensidades de los haces de salida para el mismo divisor de haz y haces de entrada coherentes idénticos sugeriría que toda la luz debería ir a una de las salidas (la que tiene la fase positiva).
