Ingenioso prototipo de radar usa el entrelazamiento cuántico para detectar objetos

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 de la mecánica cuántica en dispositivos podría impactar significativamente las industrias biomédica y de seguridad, según sus autores, que publican resultados en Science Advances. 

El entrelazamiento cuántico es un fenómeno físico por el cual dos partículas permanecen interconectadas, compartiendo rasgos físicos independientemente de lo separadas que estén una de la otra. Ahora, los científicos liderados por el grupo de investigación del profesor Johannes Fink en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) 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, que también se conoce como radar cuántico, puede detectar objetos en entornos térmicos ruidosos donde los sistemas de radar clásicos a menudo fallan. La tecnología tiene aplicaciones potenciales para escáneres de imágenes y de seguridad biomédica de potencia ultrabaja.

Los principios de funcionamiento detrás del dispositivo son simples: en lugar de usar microondas convencionales, los investigadores entrelazan dos grupos de fotones, que se denominan fotones de señal e inactivos. Los fotones de señal se envían hacia el objeto de interés, mientras que los fotones ociosos se miden en un relativo aislamiento, libre de interferencias y ruido. Cuando los fotones de la señal se reflejan hacia atrás, se pierde un verdadero entrelazamiento entre la señal y los fotones inactivos, pero sobrevive una pequeña cantidad de correlación, creando una firma o patrón que describe la existencia o la ausencia del objeto objetivo, independientemente del ruido dentro del medio ambiente.

“Lo que hemos demostrado es una prueba de concepto para el radar cuántico de microondas”, dice el autor principal Shabir Barzanjeh, cuya investigación previa ayudó a avanzar en la noción teórica detrás de la tecnología de radar cuántico mejorado. “Mediante 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”.

Si bien el entrelazamiento 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 objeto del ruido de radiación de fondo natural. La iluminación cuántica ofrece una solución a este problema, ya que las similitudes entre la señal y los fotones inactivos, generados por el entrelazamiento cuántico, hacen que sea más eficaz distinguir los fotones de señal (recibidos del objeto de interés) del ruido generado en el entorno.

Barzanjeh, quien ahora es profesor asistente en la Universidad de Calgary, dice en un comunicado: “El mensaje principal detrás de nuestra investigación es que el radar cuántico o la iluminación cuántica de microondas no solo es posible en teoría, sino también en la práctica. Cuando se compara con la potencia clásica baja. detectores en las mismas condiciones, vemos que con números de fotones de señal muy baja, la detección cuántica mejorada puede ser superior “.

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 todavía es una prueba de concepto, la investigación del grupo ha demostrado efectivamente un nuevo método de detección que, en algunos casos, puede ser superior al radar clásico.

“A lo largo de la historia, las pruebas de concepto, como la que hemos demostrado aquí, a menudo han servido como hitos importantes hacia futuros avances tecnológicos. Será interesante ver las implicaciones futuras de esta investigación, particularmente para sensores de microondas de corto alcance”. dice Barzanjeh.

Fuente: Agencia ID.