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Seguimiento del color de los fotones en los experimentos de Bell

En la conversión paramétrica descendente, se dice que un fotón impulsor se convierte en dos fotones entrelazados cuyas frecuencias suman la frecuencia impulsora. Sin embargo, en los debates sobre los experimentos de entrelazamiento, no he visto nada sobre la frecuencia en el punto de detección. ¿Cuál es la historia aquí? ¿Hay pares de fotones rojos y verdes entrelazados? Si Alice detecta un fotón rojo, ¿Bob detecta uno verde y viceversa? ¿Se conoce o se mide el color del fotón en el punto de detección?

EDIT: Gracias a Eslava para la imagen impresionante publicado a continuación. Estoy luchando ahora para entender lo que veo, así que vamos a empezar con una pregunta fácil: obviamente, el azul es la frecuencia de conducción; ¿cuál es el mecanismo para la separación de cono (sólo efecto prisma ordinario??) y si es así, ¿por qué son los anillos de color invertido en los conos de luz complementarios?

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James Sutherland Puntos 2033

Sólo se utilizan los fotones que viajan en el mismo modo espacial, y éstos se sitúan en la intersección de los conos en los que los fotones convertidos a la baja se pueden encontrar. Como puede ver, enter image description here El momento y la conservación de la energía implican que los colores en los puntos de intersección son iguales. Citando a : "A lo largo de las intersecciones de los conos de la misma longitud de onda (en nuestra fotografía los círculos verdes) se pueden observar estados de fotones entrelazados por polarización".

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straups Puntos 231

La separación de los conos en la imagen de arriba no tiene nada que ver con un efecto prizm. La conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC) puede considerarse una versión espontánea de un efecto óptico no lineal de generación de frecuencias diferenciales . Se produce en medios con no linealidad de segundo orden distinta de cero, normalmente cristales no centrosimétricos. Este proceso es paramétrico, lo que significa que los átomos del cristal no se excitan, lo que conduce a la conservación de la energía de los fotones: $\omega_p=\omega_s+\omega_i$ donde $\omega_p$ es la frecuencia de la bomba láser, y $\omega_{s,i}$ son las frecuencias de los fotones convertidos hacia abajo. Además, para que el proceso sea eficaz, debe cumplirse la condición de sincronización de fases: $\mathbf{k}_p=\mathbf{k}_s+\mathbf{k}_i$ que puede interpretarse como la conservación del momento para los fotones.

Esta condición es difícil de satisfacer en materiales isótropos homogéneos, ya que debido a la dispersión de frecuencias $\mathbf{k}(\omega)=\omega n(\omega)/c$ depende de $\omega$ de forma no lineal. Para superar esta dificultad se pueden utilizar cristales anisótropos, en los que el índice de refracción para una onda polarizada en el plano del eje óptico depende de la dirección de propagación $n=n(\omega,\theta)$ donde $\theta$ es el ángulo entre $\mathbf{k}$ y el eje óptico. Para una llamada bomba de conversión descendente de tipo II y uno de los fotones es extraordinario, mientras que el otro es ordinario ( $e\rightarrow o+e$ coincidencia de fases). Así que tenemos la condición de coincidencia de fase de la siguiente forma: $$\mathbf{k}_e(\omega_p,\theta_p)=\mathbf{k}_e(\omega_s,\theta_s)+\mathbf{k}_o(\omega_i,\theta_i),$$ Para un $\theta_p$ esta ecuación determina la dependencia $\theta_{s,i}(\omega_{s,i})$ de direcciones de propagación para los fotones de diferentes frecuencias. Así se obtienen los conos, que se muestran en la imagen que comentamos. El haz de bombeo debe estar exactamente en el centro de la imagen entre los dos conos para fotones ordinarios y extraordinarios. Así que la bomba no se muestra en la foto.

Los fotones de cada cono tienen una polarización lineal bien definida: en el plano y ortogonal al plano del eje óptico del cristal, respectivamente. Una excepción es la dirección en la que los conos para fotones con frecuencias iguales $\omega_i=\omega_s=\omega_p/2$ (verdes en la imagen) se cruzan. Ahí es donde se generan los fotones enredados en la polarización. El artículo original que describe el primer experimento en el que se utilizó este esquema se encuentra en aquí .

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