Académicos de la UNAM, en colaboración con la Universidad Estatal de Luisiana, dan un paso adelante en el fascinante mundo de la manipulación de luz cuántica. Un equipo de expertos del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) ha revelado que un pequeño haz de luz láser puede ser tan poderoso como cientos de ellos.
Las investigaciones realizadas por los especialistas del ICN muestran cómo controlar la coherencia de sistemas multifotónicos supone un gran avance en la utilización de este tipo de luz para obtener imágenes de una precisión sin precedentes y para la detección de objetos, entre otras aplicaciones.
El investigador Roberto León Montiel, coautor de este hallazgo, explicó que este avance teórico en el campo de la manipulación cuántica fue presentado ante la comunidad científica en el artículo “Multiphoton quantum van Cittert-Zernike theorem” de la revista Nature, en su sección de información cuántica npj Quantum Information.
El equipo del ICN ha demostrado cómo se puede aplicar la tecnología LIDAR, un sistema óptico utilizado actualmente para la detección de objetos, de una manera más sigilosa y precisa. Este sistema utiliza un láser para “iluminar” los objetos de interés en el espacio de observación. El láser se refleja en los objetos y se detecta a su regreso, y en función del tiempo que tarda el proceso, se puede determinar la distancia al objeto.
Pero, ¿qué ocurre cuando queremos ser discretos y evitar que el objeto detecte la luz del láser? La solución es reducir la potencia, lo que nos lleva al ámbito cuántico. En otras palabras, es necesario considerar las partículas de luz, o fotones, y analizar qué ocurre cuando se estudia la estadística de estos fotones. Explica el investigador que al hacer esto podemos distinguir entre la luz que impacta en el objeto y la luz del entorno.
En este proceso, el equipo de científicos ha incorporado la inteligencia artificial, logrando mejorar la calidad de lectura de los datos en 50.000 veces. Esto significa que un láser de baja potencia puede realizar un trabajo igual o incluso mejor que el que se realiza actualmente.
Hasta ahora, no se sabía si esta posibilidad era factible, pero León Montiel y sus colegas, como Omar Magaña Loaiza, líder del Laboratorio de Fotónica Cuántica de la Universidad Estatal de Luisiana, Chenglong You y Ashe Miller, también de esta institución educativa, han propuesto una solución innovadora utilizando el teorema de van Cittert-Zernike.
Una nueva era en la manipulación de luz cuántica
Mediante la simulación por computadora, los investigadores han demostrado que esto es posible. Lo sorprendente es que este efecto no puede explicarse mediante la teoría clásica de la coherencia óptica, lo que nos lleva a afirmar que este trabajo abre nuevos paradigmas en el campo de la coherencia cuántica multifotónica.
Este avance en la manipulación de luz cuántica promete revolucionar diversas áreas, desde la fotografía de alta precisión hasta la detección de objetos en situaciones donde se requiere discreción.
El doctor, especializado en Fotónica por la Universidad Politécnica de Cataluña, nos recuerda que el mundo de la física cuántica va mucho más allá del icónico ejemplo del gato de Schrödinger, aquel que simultáneamente está vivo y muerto en una caja. En realidad, se trata de las múltiples posibilidades que existen para que ocurra o no un evento determinado.
Cuando nos adentramos en el estudio de la luz, resulta crucial comprender si esta es coherente o no. Por ejemplo, una lámpara cuya luz se dispersa por toda la habitación no es coherente, ya que los átomos que la generan actúan de forma independiente y las ondas carecen de orden. Sin embargo, un rayo láser sí es coherente, pues todos los fotones se desplazan juntos, moviéndose al mismo ritmo como si fueran un sólido ejército. Así nos lo aclara el líder del grupo técnico “Quantum Computing and Communication” de la Sociedad Americana de Óptica.
En este tipo de trabajos, añade León Montiel, resulta fundamental comprender en qué medida se asemeja un haz de luz a otro, lo que se conoce como coherencia espacial. Y es aquí donde entra en juego el teorema de van Cittert-Zernike.
La comprensión de estos conceptos nos abre un fascinante mundo lleno de posibilidades. La manipulación de la luz cuántica nos ofrece herramientas para alcanzar niveles de precisión y control nunca antes imaginados. En futuras entregas, profundizaremos en este apasionante tema y te presentaremos los avances más destacados en el campo de la coherencia cuántica multifotónica. ¡Prepárate para sumergirte en un universo fascinante donde las posibilidades son infinitas!
Ideas destacada sobre la luz cuántica
- Universitarios mexicanos logran avance revolucionario en la manipulación de luz cuántica.
- Descubrimiento: un pequeño haz de luz láser puede ser tan poderoso como cientos.
- Controlar la coherencia de sistemas multifotónicos para obtener imágenes de alta precisión y detectar objetos.
- Incorporación de inteligencia artificial mejora 50.000 veces la calidad de lectura de los datos.
- Aplicación de tecnología LIDAR de manera más sigilosa y precisa en la detección de objetos.
- El teorema de van Cittert-Zernike abre nuevos paradigmas en la coherencia cuántica multifotónica.