Egenskaperna hos kvantljustillstånd utnyttjas redan av så mycket sofistikerade spetsteknologier som de senaste känslighetsuppgraderingarna till LIGO, laserinterferometern Gravitational-Wave Observatory, utplacerad för att detektera gravitationella vågor sedan september 2015, eller krypteringsnycklarna som används för satellitsäkerhet ombord.

Båda lösningarna använder kristaller som brusfria optiska förstärkare. Dock, användningen av atomångor har ansetts vara ett mer effektivt alternativ som förbättrar tillgängligheten för icke-klassiska ljustillstånd.

"Vi visar att oscillatorer baserade på dessa atomförstärkare kan generera intensiva ljusstrålar med kvantkorrelationer, "sa Marcelo Martinelli, en forskare vid University of São Paulo's Physics Institute (IF-USP). Martinelli är medförfattare till en artikel publicerad i Fysiska granskningsbrev beskriver de viktigaste resultaten hittills av ett tematiskt projekt för vilket han är huvudutredare och som stöds av São Paulo Research Foundation — FAPESP.

Både kristaller och atomånga kan användas för att producera kvantkorrelerade par ljusstrålar. Att undersöka beteendet hos dessa källor är en utmaning. Ljusets beteende under en viss effektnivå liknar det för ljuset som produceras av en glödlampa. Över en viss tröskel, dess egenskaper liknar de hos en laser. "Det är som om kristallerna eller atomångan omvandlade ljuset från en lampa till laserljus. Det är lättare att undersöka denna övergång i atommediet än det kristallina mediet eftersom mer intensiva strålar kan produceras i ett atommedium, "Sa Martinelli.

Optiska hålrum används för detta ändamål. Kontroll av kavitetsgeometri och atomångtemperatur, Martinelli och medarbetare kunde producera fotonkoppling i mer öppna hålrum.

"Detta erbjöd två fördelar i jämförelse med de gamla kristallbaserade hålrummen-mer kvanteffektivitet så att antalet fotoner som levereras från utgångsfönstret lätt översteg antalet foton som förlorats för miljön, och en chans att undersöka mer subtila detaljer om övergången mellan ljus med heterogena frekvenser och produktion av intensiva laserliknande strålar. Det var som om vi hade öppnat ett fönster till fasövergångens kvantdynamik, "Sa Martinelli.

Potentiella tillämpningar inkluderar högprecisionsmetrologi med manipulation av kvantbruset i ljus och informationskodning via kvantinvikling.