La comprensión cuántica del MIT podría llevar a mejores detectores

Fotones entrelazados

Una mejora en la eficiencia podría permitir usos médicos, militares y de investigación.

Un extraño pero bien establecido aspecto de la física cuántica podría abrir una nueva era de detectores electrónicos y sistemas de fotografía que serían mucho más eficientes que ninguna existente en la actualidad, de acuerdo con la visión de un líder en el campo del MIT.

El Profesor del MIT de Ingeniería Mecánica Seth Lloyd ha encontrado que una peculiar propiedad de la física cuántica llamada entrelazamiento puede aprovecharse para hacer detectores – con un principio similar a los sistemas por radar usados para seguir aeronaves en vuelo o barcos en el mar – que son millones de veces más eficientes que los sistemas actuales. Además, los rayos de luz entrelazada podrían ser lanzados sobre una escena para reconstruir una imagen detallada, con una mejora similar en la eficiencia.

Los nuevos hallazgos, de los que se informa en la revista Science, son puramente teóricos, pero Lloyd dice que los experimentos de laboratorio ya han demostrado que tanto las fuentes de luz como los detectores necesitan de tal sistema de fotodetección cuántico, por lo que anticipa que en un año debería ser posible construir un sistema a escala de laboratorio para demostrar la nueva idea.

“Debería ser posible tener al menos una demostración del principio entre seis meses y un año”, dijo Lloyd.

Por ejemplo, las aplicaciones militares podrían incluir sistemas de visión nocturna mejorados, los cuales envían ratos de luz infrarroja – invisible a simple vista –para barrer una escena, y entonces usan un detector infrarrojo para reconstruir una imagen de la luz reflejada. Un sistema más eficiente, usando el efecto de entrelazamiento cuántico, haría mucho más difícil para un adversario detectar el hecho de que se está usando dicho sistema, debido a que sería necesaria mucha menos luz infrarroja para proporcionar la iluminación.

Teóricamente, tal sistema podría usarse para permitir que sistemas de diagnóstico médico como el TAC trabajen con una emisión de rayos-X enormemente menor, haciéndolos de esta forma mucho más seguros para el paciente, pero tales aplicaciones estarían mucho más lejos en el futuro. Podría llegar algún día en el que se usaran para hacer fotografías microscópicas seguras de organismos vivos.

El entrelazamiento es una extraña propiedad que se deduce teóricamente en la base de las leyes de la física cuántica, y se ha demostrado a lo largo de los últimos años en una variedad de experimentos de laboratorio. Bajo ciertas circunstancias, cuando un átomo emite dos fotones de luz al mismo tiempo, ambos están “entrelazados” incluso cuando parten en distintas direcciones, por lo que cualquier cambio en uno de los fotones cambio en el otro de forma simultánea.

Esta extraña propiedad hace posible realizar hazañas aparentemente imposibles como el “teletransporte cuántico”, en el cual todas las propiedades de una partícula subatómica se recrean en una partícula diferente a cierta distancia. También se ha mostrado como una forma de producir sistemas de encriptación aparentemente a prueba de fisgones para transmisión de datos. Pero la explicación de qué es exactamente lo que subyace bajo el fenómeno del entrelazamiento sigue siendo controvertido.

Lloyd dice que no puede proporcionar una explicación simple e intuitiva para por qué el sistema de iluminación cuántico de este informe funciona en realidad, pero es cierto que los cálculos teóricos que los demuestran son correctos. “Es como si los dos fotones entrelazados mantuviesen una memoria el uno del otro muchos después de que dicha memoria hubiese debido desaparecer”, dijo.


Autor: David Chandler
Fecha Original: 12 de septiembre de 2008
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