Los láseres ópticos cuánticos podrían revolucionar la vigilancia militar

calle. Luis – La niebla, las temperaturas extremas y las grandes distancias pueden obstaculizar significativamente la vigilancia y las comunicaciones militares. Ahora, los investigadores recurren al misterioso mundo de la mecánica cuántica en busca de soluciones. Jung-Tsung Shen, profesor asociado de la Universidad de Washington en St. Louis, está a la vanguardia de este esfuerzo pionero, habiendo desarrollado un prototipo de láser fotónico cuántico que podría revolucionar la forma en que transmitimos y recibimos información.

Imagínese un campo de batalla con niebla donde la visibilidad se reduce a apenas unos pies. Los láseres convencionales luchan por penetrar la densa niebla, dejando a los soldados y al equipo vulnerables. Sin embargo, el láser fotónico cuántico de Shen, financiado con una subvención de 1 millón de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), podría cambiar las reglas del juego. Al aprovechar el poder del entrelazamiento cuántico, esta innovadora tecnología une dos partículas de luz (fotones) de diferentes colores, creando un haz de luz enfocado que puede navegar a través de condiciones climáticas desafiantes.

Para comprender mejor la importancia de este logro, profundicemos en el mundo de la mecánica cuántica. Los fotones son muy difíciles de manipular debido a su falta de carga y a su rápido movimiento. Sin embargo, el laboratorio de Shen descubrió que al «pegar» dos fotones usando la mecánica cuántica, podían crear un diodo de fotones que se comportaba como un solo fotón azul. Este entrelazamiento de dos fotones dentro del dímero abre un mundo de posibilidades en comunicaciones e imágenes.

Jung-Tsung Shen está desarrollando un prototipo de láser fotónico cuántico con una subvención de dos años y un millón de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa de Estados Unidos. Con esta financiación, Shen implementará tecnología de láser dicroico en su laboratorio, donde se utilizan pares de partículas de luz, o fotodiodos, cuidadosamente controlados para generar un haz de luz o láser potente y enfocado. (Crédito de la imagen: Jung-Tsung Shen usando DALL.E y Affinity Designer)

Piense en ello como un lenguaje secreto entre dos amigos. Incluso si otros interceptan su conversación, el significado sigue siendo ambiguo. Asimismo, cuando dos fotones se entrelazan, pueden protegerse mutuamente de los efectos nocivos de la atmósfera, preservando información de fase importante que de otro modo se perdería. Esta propiedad del entrelazamiento cuántico permite adaptar diodos de dos colores a condiciones climáticas específicas, como la niebla, lo que los hace altamente adaptables.

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«El entrelazamiento cuántico es una relación entre fotones», dice Shin en su artículo. Comunicado de prensa. «Estamos tratando de explotar el entrelazamiento para hacer algo innovador. El entrelazamiento puede hacer muchas cosas con las que sólo podemos soñar, y esto es sólo la punta del iceberg».

Las posibles aplicaciones de los láseres cuánticos fotónicos se extienden más allá de la vigilancia y las comunicaciones militares. La investigación anterior de Shen, financiada por la Iniciativa Chan Zuckerberg, exploró el uso de esta tecnología para obtener imágenes cerebrales profundas. Al implantar moléculas fluorescentes en el cerebro y estimularlas con fotones, los investigadores pueden recopilar información valiosa sobre la estructura del cerebro. Esta tecnología de imágenes no invasiva podría revolucionar nuestra comprensión del cerebro y allanar el camino para nuevos tratamientos para los trastornos neurológicos.

Mientras Chen y su equipo, incluido el estudiante de posgrado Zhihang Liu y colaboradores del Instituto de Ciencias e Ingeniería Cuánticas de la Universidad Texas A&M, continúan ampliando los límites de la tecnología cuántica, su objetivo es crear diferentes estados de dicroísmo a un ritmo sin precedentes de un millón. pares por segundo. Este avance podría tener implicaciones de gran alcance para las comunicaciones, la computación cuántica y más.

«Lo que es único de este proyecto es su doble enfoque: generar estos estados ópticos cuánticos fuertemente correlacionados y desarrollar el marco teórico y algoritmos avanzados para detectarlos de manera eficiente, lo que podría revolucionar las imágenes y las comunicaciones cuánticas», dice Shen.

El desarrollo de láseres fotónicos cuánticos ofrece una visión de un futuro en el que la comunicación y la obtención de imágenes no estarán limitadas por las limitaciones del mundo físico. Gracias a Shen, el enorme iceberg de la mecánica cuántica tiene un potencial infinito y el viaje para descubrir sus secretos apenas ha comenzado.

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El editor en jefe de StudyFinds, Steve Fink, contribuyó a este informe.

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