Imagen fantasma es un conjunto de técnicas sofisticadas e increíblemente útiles que los científicos implementan para fotografiar objetos sensibles a la luz en una resolución sorprendentemente alta.
Al hacer uso de una combinación de fenómenos cuánticos y clásicos para extraer información visual de solo uno de un par de fotones entrelazados, el método puede capturar imágenes donde los rayos energéticos de luz o radiación corren el riesgo de dañar el material de interés.
Un nuevo estudio ha revelado una forma de mejorar las imágenes fantasma sin aumentar mucho su costo o complejidad. En términos simples, significa que estas técnicas podrán capturar más detalles de más objetos.
En entrelazamiento cuántico, pares o grupos de partículas no observadas se separan después de interactuar de alguna manera. En este estado no observado, sus propiedades individuales son una neblina de probabilidades que aún no se han determinado mediante una medición.
Aún así, no importa cómo se desarrolle su destino, esa medida final se correlacionará con las medidas de las partículas que han encontrado en el pasado.
En imágenes fantasma, esas partículas no observadas son fotones. Uno es enviado a interactuar con el objeto antes de ser atrapado por un simple detector. Un segundo fotón se envía de una manera diferente para ser examinado y medido en detalle.
Aunque efectivamente no ha visto nada en su viaje, el estado de este segundo fotón puede proporcionar una sorprendente cantidad de detalles sobre la experiencia de su compañero.
“Enviaríamos uno de los fotones entrelazados al objeto que queremos mirar en la oscuridad, y al mirar el fotón que se queda con nosotros, podemos ver las propiedades del objeto en la oscuridad”. dice la física cuántica Bereneice Sephton, de la Universidad de Witwatersrand, Johannesburgo, en Sudáfrica.
Hasta ahora tan inteligente. Pero lo que Sephton y sus colegas han podido hacer es mejorar este enfoque al alterar la forma en que los fotones interactúan con su entorno en su camino hacia la detección.
Estas alteraciones afectan la distribución de probabilidad de cada partícula, o lo que se conoce como su fase, proporcionando una nueva capa de información que se puede utilizar para inferir más sobre el tamaño, la forma y otras propiedades del objeto encontrado por una de ellas.
Exprimiendo algunos detalles más sobre su fase, los investigadores podrían mejorar la resolución de la cámara de imágenes fantasma.
Lo impresionante de la investigación es que no es una gran renovación de cómo se hacía antes la imagen fantasma, sino que reconoce que algunos de los “efectos secundarios” ocultos anteriormente de la imagen fantasma pueden ser útiles en el proceso.
“Descubrimos que la información estuvo oculta en la técnica todo el tiempo y con un poco de ajuste puede permitirle ver características muy ricas e interesantes”. dice Bereneice Sephton.
En una escala mucho mayor, es a través de la información de fase que las ondas gravitacionales se detectan en el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO). Estas ondas se observan indirectamente, no directamente.
Los científicos pudieron probar sus ideas y demostrar que esta versión mejorada de imágenes fantasmas era realmente posible: los resultados que obtuvieron de los experimentos reales coincidieron bien con sus estimaciones teóricas.
En última instancia, debería brindar a los científicos que utilizan imágenes fantasma más flexibilidad en la forma en que pueden abordar el proceso y más detalles en los resultados finales, además de facilitar mucho la captura de ciertos tipos de objetos.
“Esperamos que esto pueda usarse, entre otras cosas, para obtener imágenes de muestras biológicas sensibles para ver características y propiedades que habrían requerido medios mucho más complicados o costosos sin él”. dice Sephton.
La investigación ha sido publicada en ÓPTICO.