Científicos realizan experimento de transmisión de la luz al límite cuántico

“Estimación de la transmisión en la cota fundamental cuántica de Cramér-Rao con luz cuántica macroscópica”, se titula la investigación llevada a cabo por Timothy S. Woodworth (Universidad de Oklahoma y Center for Quantum Research and Technology), Alberto M. Marino (U. de Oklahoma, Center for Quantum Research and Technology y Oak Ridge National Laboratory), Carla Hermann-Avigliano (Instituto Milenio de Investigación en Óptica, MIRO y U. de Chile) y Kam Wai Clifford Chan (OAM Photonics LLC de San Diego).

Este análisis fue publicado en la revista EPJ Quantum Technology y se centra en los avances relacionados con la mecánica cuántica, en particular, con las tecnologías cuánticas.

HALLAZGOS DE LA INVESTIGACIÓN

Los resultados del estudio demostraron que es posible estimar la transmisión de un sistema óptico al límite permitido por la mecánica cuántica con luz intensa, lo que abre un amplio abanico de aplicaciones en tecnologías al límite cuántico.

El estudio es un aporte para aumentar los límites de precisión en diferentes sistemas de medidas de transmisión donde se involucre luz para realizarlos.

“La estimación de la transmisión lumínica es importante pues es una parte integral de muchos protocolos de detección que permiten medir propiedades como fuerzas, aceleración, temperatura,concentración de químico, etc. La gran parte de los estudios del universo, desde galaxias hasta sistemas subatómicos, involucra la luz en sus diferentes formas. Por lo tanto, aparte de la investigación de ciencia básica a la cual se corresponde nuestro trabajo, podrían tener aplicación en áreas como la medicina, detección ambiental, seguridad, etc. Finalmente lo que logramos aquí es medir con mayor precisión un parámetro utilizado recursos cuánticos para ello, y el sistema se podría luego usar en diferentes aplicaciones que requieran medir con alta presión algún parámetro observable a través de la luz”, comenta la Dra. Hermann.

IMPORTANCIA DE ESTE CAMPO

En la mecánica cuántica, la estimación de la transmisión lumínica es parte integral de muchos protocolos de detección, como la detección plasmónica, la espectroscopia, la calibración de la eficiencia cuántica de diferentes detectores, entre otros, permitiendo medir propiedades como fuerza, aceleración, temperatura, concentración de un químico, etc.

“Nuestros resultados prometen tener un impacto significativo en una serie de aplicaciones en varios campos de investigación. En nuestro trabajo, por ejemplo, mostramos una reducción de la incertidumbre en la estimación de transmisión de un 62%, comparado con su correspondiente protocolo de transmisión clásica”, explica la investigadora asociada de MIRO y académica de la FCFM- UChile, Dra. Carla Hermann.

El grupo de investigadores realizó experimentos con luz comprimida de dos modos que permiten hacer mediciones al límite cuántico de Cramér Rao, que es la máxima precisión que se puede obtener para la estimación de la transmisión de la luz con estos estados.

EL «PLUS» DE LO CUÁNTICO

Recordemos que el campo de la metrología cuántica busca aplicar técnicas y/o recursos (propiedades) cuánticos para ser utilizados en sistemas de detección clásicos o cuánticos, con el objetivo de mejorar la precisión en la estimación de un parámetro, más allá de lo que se puede lograr con mecanismos clásicos.

“El uso de estos estados permite acercarse al límite fundamental de precisión de cualquier otro estado, pero con mayor intensidad de la luz, lo que permite obtener mayor precisión que los estados óptimos”, explica Alberto Marino, profesor de la Universidad de Oklahoma, e integrante del Center for Quantum
Research and Technology y Oak Ridge National Laboratory.

Ahora el grupo de investigadores continuará el trabajo utilizando las técnicas desarrolladas en sistemas de detección actuales para llevar estos avances a aplicaciones y dispositivos de uso fuera del laboratorio.