Los físicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria han inventado un nuevo prototipo de radar que utiliza el entrelazamiento cuántico como método de detección de objetos. Esta integración exitosa de la mecánica cuántica en nuestros dispositivos cotidianos podría afectar significativamente las industrias biomédica y de seguridad.La investigación se publica en la revista. Avances científicos .
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno físico en el que dos partículas permanecen interconectadas, compartiendo rasgos físicos independientemente de cuán separadas estén entre sí. Ahora, los científicos del grupo de investigación del profesor Johannes Fink en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria junto con sus colaboradores Stefano Pirandola del Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT y la Universidad de York, Reino Unido, y David Vitali de la Universidad de Camerino, Italia, han demostrado un nuevo tipo de tecnología de detección llamada 'iluminación cuántica de microondas"que utiliza fotones de microondas entrelazados como método de detección. El prototipo, también conocido como" radar cuántico ", es capaz de detectar objetos en entornos térmicos ruidosos donde los sistemas de radar clásicos a menudo fallan. La tecnología tiene aplicaciones potenciales para ultra-escáneres de imágenes biomédicas de baja potencia y de seguridad.
Usando entrelazamiento cuántico como una nueva forma de detección
Los principios de funcionamiento detrás del dispositivo son simples: en lugar de usar microondas convencionales, los investigadores enredan dos grupos de fotones, que se llaman fotones 'señal' y 'inactivos'. Los fotones 'señal' se envían hacia el objeto deinterés, mientras que los fotones 'inactivos' se miden en un aislamiento relativo, libre de interferencias y ruido. Cuando los fotones de señal se reflejan de nuevo, se pierde el enredo real entre la señal y los fotones inactivos, pero sobrevive una pequeña cantidad de correlación, creando una firmao patrón que describe la existencia o la ausencia del objeto objetivo, independientemente del ruido dentro del entorno.
"Lo que hemos demostrado es una prueba de concepto para el radar cuántico de microondas", dice el autor principal y en el momento del proyecto de investigación postdoc en el grupo Fink Shabir Barzanjeh, cuya investigación previa ayudó a avanzar la noción teórica detrás de la tecnología de radar cuántica mejorada"Utilizando el enredo generado a unas pocas milésimas de grado por encima del cero absoluto -273.14 ° C, hemos podido detectar objetos de baja reflectividad a temperatura ambiente".
la tecnología cuántica puede superar el radar clásico de baja potencia
Si bien el enredo cuántico en sí mismo es de naturaleza frágil, el dispositivo tiene algunas ventajas sobre los radares clásicos convencionales. Por ejemplo, a bajos niveles de potencia, los sistemas de radar convencionales generalmente sufren de poca sensibilidad ya que tienen problemas para distinguir la radiación reflejada por el objetodel ruido de radiación de fondo natural. La iluminación cuántica ofrece una solución a este problema ya que las similitudes entre los fotones 'señal' y 'inactivo', generados por el entrelazamiento cuántico, hacen que sea más efectivo distinguir los fotones de señal recibidos del objetode interés por el ruido generado en el entorno Barzanjeh, que ahora es profesor asistente en la Universidad de Calgary sobre el rendimiento del prototipo: "El mensaje principal detrás de nuestra investigación es que 'radar cuántico' o 'iluminación cuántica de microondas' no es soloposible en teoría pero también en la práctica. Cuando se compara con detectores clásicos de baja potencia en las mismas condiciones, yaAdy vea, con números de fotón de señal muy baja, que la detección cuántica mejorada puede ser superior "
Hito destacado hacia el avance de la tecnología de radar de 80 años
A lo largo de la historia, la ciencia básica ha sido uno de los impulsores clave de la innovación, el cambio de paradigma y el avance tecnológico. Aunque sigue siendo una prueba de concepto, la investigación del grupo ha demostrado efectivamente un nuevo método de detección que, en algunos casos, ya puede sersuperior al radar clásico.
"A lo largo de la historia, la prueba de conceptos como el que hemos demostrado aquí a menudo ha servido como hitos destacados hacia futuros avances tecnológicos. Será interesante ver las implicaciones futuras de esta investigación, particularmente para sensores de microondas de corto alcance".dice Barzanjeh.
El último autor y líder del grupo, el profesor Johannes Fink, agrega: "Este resultado científico solo fue posible al reunir a físicos teóricos y experimentales impulsados por la curiosidad de cómo la mecánica cuántica puede ayudar a superar los límites fundamentales de la detección. Pero para mostrar unventaja en situaciones prácticas, también necesitaremos la ayuda de ingenieros eléctricos experimentados y todavía queda mucho trabajo por hacer para que nuestro resultado sea aplicable a las tareas de detección del mundo real ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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