Seguimiento del color de los fotones en los experimentos de Bell

Solo se utilizan aquellos fotones que viajan en el mismo modo espacial, y estos se ubican en la intersección de los conos en los que se pueden encontrar los fotones reducidos . Como puede ver, la conservación de la cantidad de movimiento y la energía implica que los colores en los puntos de intersección son iguales. Citando : "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 con polarización".

La separación de conos en la imagen de arriba no tiene nada que ver con un efecto prizm. La conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC) puede considerarse como una versión espontánea de un efecto óptico no lineal de generación de diferencia de frecuencia . Ocurre en medios con no linealidad de segundo orden distinta de cero, generalmente 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:$\omega_p=\omega_s+\omega_i$, dónde$\omega_p$es la frecuencia de la bomba láser, y$\omega_{s,i}$son frecuencias de fotones convertidos hacia abajo. Además, para que el proceso sea eficiente, se debe cumplir la condición de coincidencia de fase:$\mathbf{k}_p=\mathbf{k}_s+\mathbf{k}_i$, que puede interpretarse como la conservación del impulso de los fotones.

Esta condición es difícil de satisfacer en materiales isotrópicos 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 anisotrópicos, donde el índice de refracción de una onda polarizada en el plano del eje óptico depende de la dirección de propagación. $n=n(\omega,\theta)$dónde$\theta$es el ángulo entre$\mathbf{k}$y eje óptico. Para una bomba de conversión descendente tipo II, uno de los fotones es extraordinario, mientras que el otro es ordinario ($e\rightarrow o+e$coincidencia de fase). Entonces tenemos la condición de coincidencia de fase en la siguiente forma:

Los fotones en 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 donde los conos para fotones con frecuencias iguales$\omega_i=\omega_s=\omega_p/2$(los verdes en la imagen) se cruzan. Ahí es donde se generan los fotones enredados en polarización. El documento original que describe el primer experimento con este esquema se puede encontrar aquí .