Un radar cuántico prototipo, que tiene el potencial de detectar objetos que son invisibles a los sistemas convencionales y que también tiene aplicaciones de importancia en biomedicina, ha sido desarrollado por un equipo de investigación internacional liderado por un científico de informática cuántica de la Universidad de York.
El radar cuántico, además de poder detectar naves equipadas con sistemas de ocultamiento, que son invisibles al radar convencional, tiene un gran potencial en aplicaciones de biomedicina. Ilustración: Rmph (Pixabay) / Jayanta32 (Rgbstock)
El nuevo tipo de radar es un sistema híbrido que utiliza la correlación cuántica entre microondas y haces ópticos para detectar objetos de baja reflectividad, como células cancerosas o aeronaves con capacidad de ocultamiento. Debido a que el radar cuántico funciona a energías mucho más bajas que los sistemas convencionales, a largo plazo tiene potencial en una gama de aplicaciones en biomedicina, incluyendo exploraciones no invasivas de Resonancia Magnética Nuclear (RMN).
El equipo de investigación, dirigido por el Dr. Stefano Pirandola, del Departamento de Ciencias Informáticas y el Centro York por para Tecnologías Cuánticas, encontró un convertidor especial – un dispositivo de doble cavidad que acopla el haz de microondas con un haz óptico, utilizando un oscilador nanomecánico – que es la pieza central del nuevo sistema.
El dispositivo puede bien generar entrelazamientos ópticos y de microondas (durante la emisión de la señal) o convertir las microondas en un haz óptico (durante la recogida de los haces de reflexión del objeto).
Una antena convencional de radar emite microondas para rastrear una región del espacio en la que los objetos encontrados reflejan la señal hacia la fuente; sin embargo, los objetos de baja reflectividad, inmersos en regiones con mucho ruido de fondo, son difíciles de detectar usando los sistemas clásicos de radar. En contraste, los radares cuánticos operan más eficazmente y explotan el entrelazamiento cuántico para mejorar su sensibilidad para detectar pequeñas reflexiones de la señal en regiones de mucho ruido.
El Dr. Pirandola dijo que la propiedad no invasiva de los radares cuánticos es particularmente importante para las aplicaciones biomédicas. A largo plazo, el sistema podría hacerse operar a distancias cortas para detectar la presencia de defectos en muestras biológicas o tejidos humanos, de una manera completamente no invasiva, gracias a la utilización de un bajo número de fotones cuánticos correlacionados.
“Nuestro método se podría utilizar para desarrollar espectroscopía de RMN no invasiva de proteínas frágiles y ácidos nucleicos. En la medicina, potencialmente estas técnicas se podrían aplicar a imágenes de resonancia magnética, con el objetivo de reducir la dosis de radiación absorbida por los pacientes”, añadió el Dr. Pirandola.
Estudio: Shabir Barzanjeh, Saikat Guha, Christian Weedbrook, David Vitali, Jeffrey H. Shapiro, and Stefano Pirandola. Focus: Quantum Mechanics Could Improve Radar. Phys. Rev. Lett. 114, 080503 (2015), doi: 10.1103/Physics.8.18
Fuente: University of New York
