O feixe verde entra na cavidade através das falhas dos espelhos, interage com o cristal e pode ser refletido ou gerar dois feixes infravermelhos.
“Ao utilizar uma fonte quântica como a que a gente gera no laboratório, é possível separar os feixes de luz gerados e criar uma situação em que não só as intensidades medidas são muito próximas, mas as flutuações também são altamente correlacionadas”, explica Paulo Nussenzveig. “Os feixes nascem juntos, são gerados aos pares, então se eu tenho um fóton em um raio, sei que vou ter um correspondente no outro.”
No laboratório, essa conta não é absolutamente perfeita, pois todo experimento em ótica ainda envolve perdas de informação. No entanto, as correlações continuam sendo muito mais fortes que as da física clássica, elas envolvem propriedades ondulatórias, momento linear, fases e outras características. Todas elas se somam. Isso significa que a somatória do momento linear dos 3 feixes resultantes deve ser igual à do feixe de bombeio.
A conclusão mais recente dos professores, publicada em agosto de 2018, é que ao observar em detalhes os três feixes de saída a informação que eles carregam não está codificada exatamente na frequência central, e sim em uma frequência um pouco descolada. Passa-se a analisar, então, outras duas frequências, uma deslocada um pouco acima e outra um pouco abaixo da que seria a central. Estes sinais se chamam modos e estão na banda lateral dos feixes de luz, deslocados em alguns megahertz.
“É o mesmo que a codificação de uma informação no rádio, ela tem uma certa frequência modulada, mas, na realidade, você não mede o sinal exato e perfeito da frequência, e sim ele deslocado um pouco para um lado e um pouco para outro”, explica o professor Marcelo Martinelli.
Em detalhes, não havia apenas três campos eletromagnéticos correlacionados, e sim seis. Todos eles provenientes do feixe verde de bombeio. Isso acontece por que, cada feixe resultante de luz transporta dois campos.
Estes modos funcionam como caixinhas alocadas em uma determinada frequência de luz. O feixe de bombeio, por exemplo, já carregava essas caixinhas (modos), no entanto, era como se elas estivessem vazias, sem nenhum fóton e, portanto, sem luz nem informação. Nas interações que acontecem no cristal, a energia é redistribuída, o que faz com que os fótons sejam “realocados dentro desses modos.”
Apesar de trabalharem com uma determinada frequência e, por isso, olharem apenas para dois modos nas bandas laterais. Na direção do feixe há centenas de outras frequências associadas, cada uma com seus respectivos modos, preenchidos após a interação com o cristal. Em todos eles, os fótons colocados a partir da interação carregam informações quânticas.
“Em um feixe de luz está a portadora, que funciona como modo central e anteriormente era o único que mediamos. Em torno dela, há um número muito grande de outros modos, todos eles com fótons e informação”, explica Paulo Nussenzveig. “Escolhemos a banda que vamos medir a partir da frequência com a qual estamos trabalhando. Se quiséssemos fazer a análise em outra banda, deveríamos escolher uma frequência diferente para captar as informações.”