Un equipo de físicos de la Universidad de Toronto liderados por Alex Hayat ha propuesto una forma novedosa y eficiente para aprovechar el extraño fenómeno de la física cuántica conocido como entrelazamiento. El enfoque implicaría la combinación de LED con un superconductor para generar fotones entrelazados y podría abrir un amplio espectro para una nueva ciencia física, así como para nuevos dispositivos cuánticos, incluidos ordenadores cuánticos y comunicación cuántica.

El entrelazamiento se produce cuando las partículas se convierten en pares correlacionados para interactuar previsiblemente entre sí, independientemente de lo lejos que estén. Midiendo las propiedades de uno de los miembros del par entrelazado se pueden conocer instantáneamente las propiedades del otro. Se trata de uno de los aspectos más desconcertantes de la mecánica cuántica, lo que llevó a Einstein a denominarlo «acción fantasmal a distancia».

«Una fuente de luz habitual tal como un LED emite fotones al azar sin ningún tipo de correlaciones», explica Hayat, quien también es Académico Global en el Instituto Canadiense de Investigaciones Avanzadas. «Hemos demostrado que generar entrelazamientos entre los fotones emitidos desde un LED se puede lograr mediante la adición de otro efecto físico peculiar de la superconductividad- una corriente eléctrica libre de resistencia en ciertos materiales a bajas temperaturas.»

Este efecto se produce cuando los electrones se entrelazan en pares de Cooper- un fenómeno en el que cuando un electrón gira en una dirección, el otro girará en la dirección opuesta. Cuando una capa de dicho material superconductor se coloca en estrecho contacto con una estructura de semiconductores de LED, los pares de Cooper se inyectan en el LED, de modo que los pares de electrones entrelazados crean pares de fotones entrelazados. El efecto, sin embargo, resulta funcionar solamente en LED que utilizan regiones activas de espesor nanométrico – o pozos cuánticos.

«Por lo general las propiedades cuánticas aparecen en escalas muy pequeñas – en la escala de un electrón o un átomo. La superconductividad permite que los efectos cuánticos aparezcan a grandes escalas- en un componente eléctrico o en todo un circuito. Este comportamiento cuántico puede mejorar significativamente la emisión de luz en general, y la emisión de fotones entrelazados en particular», dijo Hayat.

Otros miembros del equipo de la Universidad de Toronto que trabajan con Hayat son los físicos Hae -Young Kee , Kenneth S. Burch y Aephraim M. Steinberg. La investigación fue publicada el 10 de marzo en Physical Review B, una revista internacional especializada en los fenómenos de la materia condensada y la física de la materia.