¿Es posible crear un par de fotones polarizados entrelazados por polarización?

¿Existe una fuente de luz que emita (principalmente) pares de fotones entrelazados con polarización que tengan un ángulo de polarización conocido, por ejemplo, un cierto ángulo en relación con la orientación de la fuente?

La aplicación de filtros a pares de fotones con polarización desconocida no funcionará, porque rompería el entrelazamiento.

El entrelazamiento de polarización significa que ninguno de los fotones tiene una polarización definida en ninguna dirección.
Bueno, gracias. Así que mi pregunta no tenía sentido.

Respuestas (1)

No conozco fuentes que emitan pares de fotones entrelazados con polarización, pero los pares entrelazados con polarización se pueden obtener de una fuente polarizada de muchas maneras.

Un ejemplo es la conversión descendente paramétrica espontánea ( SPDC ). Citando de Wikipedia:

En un diseño de aparato SPDC de uso común, un rayo láser potente, denominado rayo de "bomba", se dirige a un cristal BBO (borato de beta-bario). La mayoría de los fotones continúan directamente a través del cristal. Sin embargo, ocasionalmente, algunos de los fotones experimentan una conversión descendente espontánea con correlación de polarización de tipo II, y los pares de fotones correlacionados resultantes tienen trayectorias restringidas para estar dentro de dos conos, cuyos ejes están dispuestos simétricamente en relación con el haz de la bomba. Además, debido a la conservación de la energía, los dos fotones siempre están ubicados simétricamente dentro de los conos, en relación con el haz de bombeo. Es importante destacar que las trayectorias de los pares de fotones pueden existir simultáneamente en las dos líneas donde se cruzan los conos. Esto da como resultado el entrelazamiento de los pares de fotones cuya polarización es perpendicular.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si ∣ V ⟩ denota un fotón polarizado verticalmente y ∣ H ⟩ un fotón polarizado horizontalmente, entonces en la intersección de los dos conos será posible encontrar fotones en el estado

∣ ψ ⟩ = 1 2 ( ∣ H ⟩ ∣ V ⟩ + ∣ V ⟩ ∣ H ⟩ )

(Ver aquí para más detalles)

Observe de todos modos que, como señaló Mark Mitchison, en un par entrelazado ningún fotón tiene una polarización definida. Para entender por qué, considere el estado

∣ ϕ ⟩ = 1 2 ( ∣ H ⟩ ∣ V ⟩ + ∣ V ⟩ ∣ V ⟩ )

Este estado no está entrelazado, ya que se puede escribir como

∣ ϕ ⟩ = 1 2 ( ∣ H ⟩ + ∣ V ⟩ ) ∣ V ⟩

Entonces sabemos que en este estado un fotón tiene polarización vertical, mientras que el otro está polarizado en 45 ° . Puedes ver fácilmente que el mismo truco no se puede aplicar a los enredados. ∣ ψ ⟩ estado: un estado entrelazado es, de hecho, por definición, no separable .

Entonces, incluso si conoce el estado de polarización de los dos fotones antes del entrelazamiento, la creación del entrelazamiento en sí destruirá cualquier información sobre la polarización individual de los fotones.

Como dice la ecuación, después de entrelazarse, los dos fotones ya no tienen un ángulo de polarización definido. Esto se ajusta al comentario anterior de Mark Mitchison.
Entonces interpreté mal tu pregunta. Sí, no puedes tener un entrelazamiento y una polarización definida al mismo tiempo.
¿Significa esto que dos fotones polarizados existentes con un ángulo de polarización relativo de 0° nunca pueden enredarse por polarización, o que perderán su polarización cuando se enreden?
Sí, básicamente. Es posible pensar en una secuencia de elementos ópticos que transformen el estado que describiste ( ∣ H H ⟩ o ∣ V V ⟩ , básicamente) en un estado entrelazado, pero cuando se crea el entrelazamiento perderá la información sobre la polarización del fotón individual.
Actualizaré mi respuesta para incluir estos comentarios.
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