Los microscopios de alta resolución actuales o la tecnología de escaneo láser de microarrays son conocidos por su alta sensibilidad y muy buena resolución. Sin embargo, implementan una alta potencia de luz para estudiar muestras, muestras que pueden ser sensibles a la luz y, por lo tanto, dañadas o perturbadas cuando son iluminadasestos dispositivos.
Las técnicas de imagen que emplean luz cuántica son cada vez más importantes hoy en día, ya que sus capacidades en términos de resolución y sensibilidad pueden superar las limitaciones clásicas y, además, no dañan la muestra. Esto es posible porque la luz cuántica se emite en forma individualfotones y que utiliza la propiedad del enredo para alcanzar regímenes de menor intensidad de luz.
Ahora, aunque el uso de la luz cuántica y los detectores cuánticos ha experimentado un desarrollo constante durante estos últimos años, todavía hay algunas advertencias que deben resolverse. Los detectores cuánticos son sensibles al ruido clásico, ruido que puede terminarser tan significativo que puede reducir o incluso cancelar cualquier tipo de ventaja cuántica sobre las imágenes obtenidas.
Por lo tanto, lanzado hace un año, el proyecto europeo Q-MIC ha reunido a un equipo internacional de investigadores con diferentes conocimientos que se han unido para desarrollar e implementar tecnologías de imágenes cuánticas para crear un microscopio cuántico mejorado que podrá ir más allá de las capacidadesde las tecnologías actuales de microscopía.
En un estudio publicado recientemente en Avances en ciencias , los investigadores Hugo Defienne y Daniele Faccio de la Universidad de Glasgow y socios del proyecto Q-MIC, han informado sobre una nueva técnica que utiliza la destilación de imágenes para extraer información cuántica de una fuente iluminada que contiene información cuántica y clásica.
En su experimento, los investigadores crearon una imagen final combinada de un gato "vivo" y muerto usando dos fuentes. Utilizaron una fuente cuántica activada por un láser para crear pares de fotones enredados, que iluminaron un cristal y pasarona través de un filtro para producir una imagen infrarroja 800 nm de un "gato muerto", o lo que ellos llaman el "gato cuántico". Paralelamente, utilizaron una fuente clásica con un LED para producir la imagen de un "gato vivo""Luego, con una configuración óptica, superpusieron ambas imágenes y lo enviaron a una cámara CCD especial conocida como dispositivo acoplado a carga multiplicada por electrones EMCCD."
Con esta configuración, pudieron observar que, en principio, ambas fuentes de luz tienen el mismo espectro, intensidad media y polarización, lo que las hace indistinguibles de una sola medición de la intensidad sola. Pero, mientras que los fotones que provienen dela fuente clásica coherente la luz LED no está correlacionada, los fotones que provienen de la fuente cuántica pares de fotones están correlacionados en su posición.
Al usar un algoritmo, pudieron usar estas correlaciones de fotones en posición para aislar la imagen condicional donde dos fotones llegan a los píxeles vecinos de la cámara y recuperan la imagen "iluminada cuánticamente" sola. En consecuencia, el clásico "gato vivo"la imagen también se recuperó después de restar la imagen cuántica de la imagen de intensidad total directa.
Otra cuestión sorprendente de este método es que los investigadores también pudieron extraer información cuántica confiable incluso cuando la iluminación clásica era diez veces mayor. Mostraron que incluso cuando la iluminación clásica alta disminuía la calidad de la imagen, aún podíanpara obtener una imagen nítida de la forma de la imagen cuántica.
Esta técnica abre una nueva vía para imágenes cuánticas y microscopios cuánticos mejorados que tienen como objetivo observar muestras ultrasensibles. Además, los resultados de este estudio muestran que esta técnica podría ser de suma importancia para las comunicaciones cuánticas. La capacidad de mezclar yextraer información específica transportada tanto por la luz cuántica como la clásica podría usarse para técnicas de encriptación e información de codificación. En particular, podría usarse para ocultar o encriptar información dentro de una señal cuando se usan detectores convencionales.
Como comenta el profesor Daniele Faccio, "Este enfoque trae un cambio en la forma en que podemos codificar y luego decodificar información en imágenes, que esperamos encuentren aplicaciones en áreas que van desde microscopía hasta LIDAR encubierto".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por ICFO-El Instituto de Ciencias Fotónicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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