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El resplandor ‘fantasmal’ de la luz enredada ahora revela los objetos ocultos mejor que nunca

imagen fantasma es un conjunto de técnicas sofisticadas e increíblemente útiles que los científicos utilizan para fotografiar objetos sensibles a la luz con una resolución sorprendentemente alta.

Al hacer uso de una mezcla de fenómenos cuánticos y clásicos para extraer información visual de solo uno de un par de fotones entrelazados, el método puede capturar imágenes donde los rayos energéticos de luz o radiación corren el riesgo de dañar el material de interés.

Un nuevo estudio ha revelado una forma de mejorar las imágenes fantasma sin aumentar mucho su costo o complejidad. En términos simples, significa que estas técnicas podrán capturar más detalles de más objetos.

En entrelazamiento cuántico, pares o grupos de partículas no observadas se separan después de que interactúan de alguna manera. En este estado no observado, sus propiedades individuales son una niebla de probabilidades aún por definir mediante una medición.

Aún así, no importa cómo se desarrolle su destino, esa medida final se correlacionará con las medidas de las partículas que han encontrado en el pasado.

En la imagen fantasma, estas partículas no observadas son fotones. Uno es enviado a interactuar con el objeto antes de que sea capturado por un simple detector. Un segundo fotón se envía de forma diferente para ser examinado y medido en detalle.

Aunque en realidad no vio nada en su viaje, el estado de ese segundo fotón puede proporcionar una sorprendente cantidad de detalles sobre la experiencia de su compañero.

«Enviaríamos uno de los fotones entrelazados al objeto que queremos mirar en la oscuridad, y al mirar el fotón que permanece con nosotros, podemos ver las propiedades del objeto en la oscuridad», dijo. dice física cuántica Bereneice Sephton de la Universidad de Witwatersrand, Johannesburgo, Sudáfrica.

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Hasta ahora tan inteligente. Pero lo que Sephton y sus colegas pudieron hacer fue mejorar este enfoque al cambiar la forma en que los fotones interactúan con el entorno en su camino hacia la detección.

Estos cambios afectan la distribución de probabilidad de cada partícula, o lo que se conoce como su fase, proporcionando una nueva capa de información que se puede utilizar para inferir más sobre el tamaño, la forma y otras propiedades del objeto que ha encontrado una de ellas.

Al incluir algunos detalles más en su fase, los investigadores podrían mejorar la resolución de la cámara de imagen fantasma.

Lo impresionante de la investigación es que no es una revisión importante de cómo se ha hecho antes el efecto fantasma, sino que es un reconocimiento de que algunos de los ‘efectos secundarios’ previamente ocultos del efecto fantasma pueden ser útiles en el proceso.

La nueva técnica de imagen fantasma mejora los detalles y la resolución. (Sephton et al., Óptica, 2023)

«Descubrimos que la información estaba oculta en la técnica todo el tiempo, y con algunos ajustes, podemos ver características muy ricas e interesantes», dijo. dice Bereneice Sephton.

En una escala mucho mayor, es a través de la información de fase que las ondas gravitacionales se detectan en el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO). Estas ondas se observan indirectamente, no directamente.

Los científicos pudieron probar sus ideas y demostrar que esta versión mejorada de la imagen fantasma era realmente posible: los resultados que obtuvieron de los experimentos reales coincidieron bien con sus estimaciones teóricas.

En última instancia, debería brindar a los científicos que utilizan imágenes fantasma más flexibilidad en la forma en que pueden abordar el proceso y más detalles en los resultados finales, al tiempo que facilita la captura de ciertos tipos de objetos.

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«Esperamos que esto pueda usarse, entre otras cosas, para obtener imágenes de muestras biológicas sensibles para ver características y propiedades que requerirían medios mucho más complicados o costosos sin él», dijo. dice Sefton.

La investigación fue publicada en óptica.

Federico Pareja

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