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Ilustración de un prototipo de radar cuántico. © IST Austria / Philip Krantz
Científicos austriacos han desarrollado un prototipo de radar basado en el entrelazamiento cuántico que supera la precisión de los radares convencionales.
El principio del radar no ha cambiado desde su desarrollo a principios del siglo XX: un dispositivo de radar emite ondas electromagnéticas.
Esta señal primaria es reflejada por los objetos. Ese reflejo se recibe como una señal secundaria que permite identificar y localizar la posición de un objeto.
Uno de los problemas que ha encontrado este sistema es la distorsión en la señal que provoca la radiación de fondo natural, que en ocasiones diluye la percepción de la señal enviada.
La tecnología clásica ha resuelto este problema usando transmisores cada vez más potentes.
La nueva tecnología ha recurrido al entrelazamiento cuántico para superar la distorsión que provoca el entorno cuando tratamos de identificar y localizar un objeto en el espacio.
Base tecnológica
El entrelazamiento cuántico es uno de los fenómenos más desconcertantes de la mecánica cuántica.
Cuando dos partículas, como los átomos, los fotones o los electrones, se entrelazan, experimentan un vínculo inexplicable que se mantiene incluso si las partículas están en lados opuestos del universo.
Los científicos se han valido de esta propiedad de la mecánica cuántica para desarrollar un nuevo tipo de tecnología de detección llamada 'iluminación cuántica de microondas'.
Fotones entrelazados
La novedad de esta tecnología es que utiliza fotones entrelazados, en vez de ondas electromagnéticas, como método de detección de objetos.
El prototipo, también conocido como radar cuántico, puede detectar objetos en entornos térmicos ruidosos en los que los sistemas de radar clásicos a menudo fallan.
La nueva tecnología tiene aplicaciones potenciales para escáneres de imágenes y de seguridad biomédica de potencia ultrabaja, según los investigadores.
Detección cuántica
El dispositivo funciona con dos grupos de fotones entrelazados entre sí, cada uno con un cometido específico.
El primer grupo de fotones se llama de “señal” y el segundo grupo se denomina “inactivo”.
La detección cuántica sigue el principio de los radares cuánticos: los fotones señal se envían en la dirección donde suponemos que hay un objeto.
Mientras, los fotones inactivos, entrelazados con los primeros, permanecen en un relativo aislamiento, libre de interferencias y ruido, a la espera de cualquier cambio en los fotones señal.
Cuando los fotones de señal tropiezan con un objeto, su posición se altera por el mero hecho de haber detectado el obstáculo.
El principio del radar no ha cambiado desde su desarrollo a principios del siglo XX: un dispositivo de radar emite ondas electromagnéticas.
Esta señal primaria es reflejada por los objetos. Ese reflejo se recibe como una señal secundaria que permite identificar y localizar la posición de un objeto.
Uno de los problemas que ha encontrado este sistema es la distorsión en la señal que provoca la radiación de fondo natural, que en ocasiones diluye la percepción de la señal enviada.
La tecnología clásica ha resuelto este problema usando transmisores cada vez más potentes.
La nueva tecnología ha recurrido al entrelazamiento cuántico para superar la distorsión que provoca el entorno cuando tratamos de identificar y localizar un objeto en el espacio.
Base tecnológica
El entrelazamiento cuántico es uno de los fenómenos más desconcertantes de la mecánica cuántica.
Cuando dos partículas, como los átomos, los fotones o los electrones, se entrelazan, experimentan un vínculo inexplicable que se mantiene incluso si las partículas están en lados opuestos del universo.
Los científicos se han valido de esta propiedad de la mecánica cuántica para desarrollar un nuevo tipo de tecnología de detección llamada 'iluminación cuántica de microondas'.
Fotones entrelazados
La novedad de esta tecnología es que utiliza fotones entrelazados, en vez de ondas electromagnéticas, como método de detección de objetos.
El prototipo, también conocido como radar cuántico, puede detectar objetos en entornos térmicos ruidosos en los que los sistemas de radar clásicos a menudo fallan.
La nueva tecnología tiene aplicaciones potenciales para escáneres de imágenes y de seguridad biomédica de potencia ultrabaja, según los investigadores.
Detección cuántica
El dispositivo funciona con dos grupos de fotones entrelazados entre sí, cada uno con un cometido específico.
El primer grupo de fotones se llama de “señal” y el segundo grupo se denomina “inactivo”.
La detección cuántica sigue el principio de los radares cuánticos: los fotones señal se envían en la dirección donde suponemos que hay un objeto.
Mientras, los fotones inactivos, entrelazados con los primeros, permanecen en un relativo aislamiento, libre de interferencias y ruido, a la espera de cualquier cambio en los fotones señal.
Cuando los fotones de señal tropiezan con un objeto, su posición se altera por el mero hecho de haber detectado el obstáculo.
Huella perceptible
Una de las consecuencias del impacto es que se pierde el entrelazamiento entre los dos grupos de fotones.
Sin embargo, el entrelazamiento que hubo entre ellos deja una huella en los fotones inactivos que delata la posición del objeto detectado por los fotones señal.
Es decir, observando el comportamiento de los fotones inactivos, se puede saber si en el espacio que hemos indagado con los fotones señal, existe un objeto.
Este patrón o señal es perceptible a ojos de un observador independientemente del ruido o distorsión que pueda provocar el entorno donde se ha desarrollado la experiencia.
"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", explica el autor principal, Fink Shabir Barzanjeh, en un comunicado.
Una de las consecuencias del impacto es que se pierde el entrelazamiento entre los dos grupos de fotones.
Sin embargo, el entrelazamiento que hubo entre ellos deja una huella en los fotones inactivos que delata la posición del objeto detectado por los fotones señal.
Es decir, observando el comportamiento de los fotones inactivos, se puede saber si en el espacio que hemos indagado con los fotones señal, existe un objeto.
Este patrón o señal es perceptible a ojos de un observador independientemente del ruido o distorsión que pueda provocar el entorno donde se ha desarrollado la experiencia.
"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", explica el autor principal, Fink Shabir Barzanjeh, en un comunicado.
Referencia
Microwave quantum illumination using a digital receiver. S. Barzanjeh et al. Science Advances, 08 May 2020: Vol. 6, no. 19, eabb0451. DOI: 10.1126/sciadv.abb0451
Microwave quantum illumination using a digital receiver. S. Barzanjeh et al. Science Advances, 08 May 2020: Vol. 6, no. 19, eabb0451. DOI: 10.1126/sciadv.abb0451
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