O brilho 'fantasmagórico' da luz emaranhada agora revela objetos ocultos melhor do que nunca: WebCuriosos
Imagem fantasma é um conjunto sofisticado e incrivelmente útil de técnicas que os cientistas utilizam para fotografar objetos sensíveis à luz em resolução surpreendentemente alta.
Ao fazer uso de uma mistura de fenômenos quânticos e clássicos para extrair informações visuais de apenas um par de fótons emaranhados, o método pode capturar imagens onde raios energéticos de luz ou radiação correm o risco de danificar o material de interesse.
Um novo estudo revelou uma maneira de melhorar a imagem fantasma sem aumentar muito seu custo ou complexidade. Em termos simples, significa que estas técnicas serão capazes de capturar mais detalhes de mais objetos.
Em emaranhamento quânticopares ou grupos de partículas não observadas são separados após interagirem de alguma forma. Neste estado não observado, as suas propriedades individuais são uma névoa de probabilidades que ainda não foram determinadas por uma medição.
Ainda assim, não importa como o seu destino se desenrole, essa eventual medição estará correlacionada com as medições das partículas que encontraram no passado.
Na imagem fantasma, essas partículas não observadas são fótons. Um é enviado para interagir com o objeto antes de ser capturado por um simples detector. Um segundo fóton é enviado de uma forma diferente para ser examinado e medido detalhadamente.
Embora não tenha efetivamente visto nada na sua viagem, o estado deste segundo fotão pode fornecer uma quantidade surpreendente de detalhes sobre a experiência do seu parceiro.
“Enviaríamos um dos fótons emaranhados para o objeto que queremos observar no escuro e, olhando para o fóton que permanece conosco, poderíamos ver as propriedades do objeto no escuro”, diz a física quântica Bereneice Sephton, da Universidade de Witwatersrand, Joanesburgo, na África do Sul.
Até agora tudo inteligente. Mas o que Sephton e os seus colegas conseguiram fazer foi melhorar esta abordagem, alterando a forma como os fotões interagem com o seu ambiente no seu caminho para a detecção.
Essas alterações afetam a distribuição de probabilidade de cada partícula, ou o que é conhecido como sua fase, fornecendo uma nova camada de informação que pode ser usada para inferir mais sobre o tamanho, forma e outras propriedades do objeto que uma delas encontrou.
Ao extrair mais alguns detalhes sobre sua fase, os pesquisadores poderiam melhorar a resolução da câmera de imagem fantasma.
O que é impressionante na pesquisa é que não se trata de uma grande reformulação de como as imagens fantasmas eram feitas antes – em vez disso, ela reconhece que alguns dos “efeitos colaterais” anteriormente ocultos das imagens fantasmas podem ser úteis no processo.
“Descobrimos que a informação estava oculta na técnica o tempo todo e com alguns ajustes podemos permitir que você veja recursos muito ricos e interessantes”, diz Bereneice Sephton.
Em uma escala muito maior, é através da informação de fase que as ondas gravitacionais são detectadas no Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO). Essas ondas são observadas indiretamente, e não diretamente.
Os cientistas conseguiram testar as suas ideias e mostrar que esta versão melhorada da imagem fantasma era de facto possível: os resultados obtidos a partir de experiências reais correspondiam bem às suas estimativas teóricas.
Em última análise, deverá dar aos cientistas que utilizam imagens fantasmas mais flexibilidade na forma como podem abordar o processo e mais detalhes nos resultados finais, bem como tornar muito mais fácil a captura de certos tipos de objetos.
“Esperamos que isso possa ser usado, entre outras coisas, para a geração de imagens de amostras biológicas sensíveis para ver características e propriedades que teriam exigido meios muito mais complicados ou caros sem ele”, diz Seftão.
A pesquisa foi publicada em ÓPTICO.
