Virtuaban
Hij@'e Puta
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Un grupo internacional de físicos mostró por primera vez imágenes tomadas con una cámara sin usar un objeto real. Los expertos aseguran que la idea puede ser útil para la medicina.
En su experimento los científicos de Viena y Nueva York utilizaron un láser y una plantilla de gato. Los científicos no eligieron la plantilla del gato por casualidad (aunque podría ser cualquier otro objeto), sino porque esta visualización simbólicamente alude a la paradoja de Schrödinger.
La paradoja de Schrödinger ayuda a explicar las complejidades de la mecánica cuántica. El físico austriaco Erwin Schrödinger presentó en 1935 un experimento de un gato imaginario encerrado en una caja que podría estar muerto y vivo a la vez para demostrar el entrelazamiento cuántico de las partículas.
El experimento de Anton Zeilinger y Gabriela Barreto Lemos se basa en estas mismas ideas y lograron 'hacer fotos del gato cuántico de Schrödinger' en el proceso, según un artículo publicado en la revista 'Nature'.
Los científicos hicieron un circuito a través del cual disparaban pares de fotones amarillos y rojos, y con diferentes longitudes de onda (antes provenientes de un fotón verde dividido en el circuito). Los fotones amarillos se enviaron en dirección a la silueta del gato mientras que los rojos en dirección a la cámara. Debido al fenómeno de entrelazamiento de partículas, los fotones rojos formaron la imagen del gato gracias a sus enlaces cuánticos con los pares de fotones amarillos.
El dispositivo con el que se realizó el experimento puede encontrar su uso en la medicina. Con él, dicen los científicos, se pueden crear imágenes de los tejidos dañados. Los investigadores presentaron una solicitud de patente.
http://actualidad.rt.com/ciencias/view/138640-ciencia-captar-imagen-gato-schrodinger
El Experimento:
http://www.nature.com/nature/journal/v512/n7515/full/nature13586.html
En su experimento los científicos de Viena y Nueva York utilizaron un láser y una plantilla de gato. Los científicos no eligieron la plantilla del gato por casualidad (aunque podría ser cualquier otro objeto), sino porque esta visualización simbólicamente alude a la paradoja de Schrödinger.
La paradoja de Schrödinger ayuda a explicar las complejidades de la mecánica cuántica. El físico austriaco Erwin Schrödinger presentó en 1935 un experimento de un gato imaginario encerrado en una caja que podría estar muerto y vivo a la vez para demostrar el entrelazamiento cuántico de las partículas.
El experimento de Anton Zeilinger y Gabriela Barreto Lemos se basa en estas mismas ideas y lograron 'hacer fotos del gato cuántico de Schrödinger' en el proceso, según un artículo publicado en la revista 'Nature'.
Los científicos hicieron un circuito a través del cual disparaban pares de fotones amarillos y rojos, y con diferentes longitudes de onda (antes provenientes de un fotón verde dividido en el circuito). Los fotones amarillos se enviaron en dirección a la silueta del gato mientras que los rojos en dirección a la cámara. Debido al fenómeno de entrelazamiento de partículas, los fotones rojos formaron la imagen del gato gracias a sus enlaces cuánticos con los pares de fotones amarillos.
El dispositivo con el que se realizó el experimento puede encontrar su uso en la medicina. Con él, dicen los científicos, se pueden crear imágenes de los tejidos dañados. Los investigadores presentaron una solicitud de patente.
http://actualidad.rt.com/ciencias/view/138640-ciencia-captar-imagen-gato-schrodinger
El Experimento:
Resumen:
Information is central to quantum mechanics. In particular, quantum interference occurs only if there exists no information to distinguish between the superposed states. The mere possibility of obtaining information that could distinguish between overlapping states inhibits quantum interference1, 2. Here we introduce and experimentally demonstrate a quantum imaging concept based on induced coherence without induced emission3, 4. Our experiment uses two separate down-conversion nonlinear crystals (numbered NL1 and NL2), each illuminated by the same pump laser, creating one pair of photons (denoted idler and signal). If the photon pair is created in NL1, one photon (the idler) passes through the object to be imaged and is overlapped with the idler amplitude created in NL2, its source thus being undefined. Interference of the signal amplitudes coming from the two crystals then reveals the image of the object. The photons that pass through the imaged object (idler photons from NL1) are never detected, while we obtain images exclusively with the signal photons (from NL1 and NL2), which do not interact with the object. Our experiment is fundamentally different from previous quantum imaging techniques, such as interaction-free imaging5 or ghost imaging6, 7, 8, 9, because now the photons used to illuminate the object do not have to be detected at all and no coincidence detection is necessary. This enables the probe wavelength to be chosen in a range for which suitable detectors are not available. To illustrate this, we show images of objects that are either opaque or invisible to the detected photons. Our experiment is a prototype in quantum information—knowledge can be extracted by, and about, a photon that is never detected.
Referencias:
- Feynman, R. P., Leighton, R. B. & Sands, M. The Feynman Lectures on Physics Vol. III, Chs 1 and 3 (Addison-Wesley, 1964)
- Mandel, L. Coherence and indistinguishability. Opt. Lett. 16, 1882–1883 (1991)
- Zou, X. Y., Wang, L. J. & Mandel, L. Induced coherence and indistinguishability in optical interference. Phys. Rev. Lett. 67, 318–321 (1991)
- Wang, L. J., Zou, X. Y. & Mandel, L. Induced coherence without induced emission. Phys. Rev. A 44, 4614–4622 (1991)
- White, A. G., Mitchell, J. R., Nairz, O. & Kwiat, P. G. “Interaction-free” imaging. Phys. Rev. A 58, 605–613 (1998)
- Abouraddy, A. F., Stone, P. R., Sergienko, A. V., Saleh, B. E. A. & Teich, M. C. Entangled-photon imaging of a pure phase object. Phys. Rev. Lett. 93, 213903 (2004)
- Gatti, A., Brambilla, E. & Lugiato, L. Prog. Opt. 51, 251–348 (2008)
- Pittman, T. B. et al. Two-photon geometric optics. Phys. Rev. A 53, 2804–2815 (1996)
- Aspden, R. S., Tasca, D. S., Boyd, R. W. & Padgett, M. J. EPR-based ghost imaging using a single-photon-sensitive camera. New J. Phys. 15, 073032 (2013)
- Wiseman, H. M. & Mølmer, K. Induced coherence with and without induced emission. Phys. Lett. A 270, 245–248 (2000)
- Elitzur, A. C. & Vaidman, L. Quantum mechanical interaction-free measurements. Found. Phys. 23, 987–997 (1993)
- Kwiat, P., Weinfurter, H., Herzog, T., Zeilinger, A. & Kasevich, M. A. Interaction-free measurement. Phys. Rev. Lett. 74, 4763–4766 (1995)
- Horne, M. in Experimental Metaphysics Vol. 1. (eds Cohen, R. S., Horne, M. & Stachel, J.)109–119 (Kluwer Academic, 1997)
- Howell, J. C., Bennink, R. S., Bentley, S. J. & Boyd, R. W. Realization of the Einstein-Podolsky-Rosen paradox using momentum-and position-entangled photons from spontaneous parametric down conversion. Phys. Rev. Lett. 92, 210403 (2004)
- Walborn, S. P., Monken, C. H., Pádua, S. & Souto Ribeiro, P. H. Spatial correlations in parametric down-conversion. Phys. Rep. 495, 87–139 (2010)
- Tasca, D. S., Walborn, S. P., Souto Ribeiro, P. H., Toscano, F. & Pellat-Finet, P.Propagation of transverse intensity correlations of a two-photon state. Phys. Rev. A 79,033801 (2009)
- Horne, M. A., Shimony, A. & Zeilinger, A. Two particle interferometry. Phys. Rev. Lett. 62,2209–2212 (1989); Two particle interferometry. Nature 347, 429–430 (1990)
- Ribeiro, P. H. S., Pádua, S., Machado da Silva, J. C. & Barbosa, G. A. Controlling the degree of visibility of Young’s fringes with photon coincidence measurements. Phys. Rev. A49, 4176–4179 (1994)
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- Zou, X. Y., Grayson, T. P. & Mandel, L. Observation of quantum interference effects in the frequency domain. Phys. Rev. Lett. 69, 3041–3044 (1992)
- Grayson, T. P. & Barbosa, G. A. Spatial properties of spontaneous parametric down-conversion and their effect on induced coherence without induced emission. Phys. Rev. A49, 2948–2961 (1994)
- Jellison, G. E., Jr & Modine, F. A. Optical absorption of silicon between 1.6 and 4.7 eV at elevated temperatures. Appl. Phys. Lett. 41, 180 (1982)
- Khalaidovski, A. Steinlechner, J. & Schnabel, R. Indication for dominating surface absorption in crystalline silicon test masses at 1550 nm. Class. Quantum Grav. 30, 165001(2013)
- Malitson, I. H. Interspecimen comparison of the refractive index of fused silica. J. Opt. Soc. Am. 55, 1250 (1965)
- Bass, M. Handbook of Optics Vol. 2, 2nd edn (Optical Society of America, 1995)
Imágenes:
Figure 1: Schematic of the experiment.
Laser light (green) splits at beam splitter BS1 into modes a and b. Beam a pumps nonlinear crystal NL1, where collinear down-conversion may produce a pair of photons of different wavelengths called signal (yellow) and idler (red). After passing through the object O, the idler reflects at dichroic mirror D2 to align with the idler produced in NL2, such that the final emerging idler |fi does not contain any information about which crystal produced the photon pair. Therefore, signals |c
s and |es combined at beam splitter BS2 interfere. Consequently, signal beams |gs and |hs reveal idler transmission properties of object O.
Figure 2: Experimental set-up.
A continuous-wave 532-nm laser (green) illuminates crystals NL1 and NL2. Wave plates (WPs) adjust the relative phase and intensity of the outputs of the polarizing beam splitter (PBS). The dichroic mirror D1 separates down-converted 810-nm (yellow) and 1,550-nm (red) photons. The 1,550-nm photons are transmitted through the object O and sent through NL2 by dichroic mirror D2. Lenses image plane 1 onto plane 3, and plane 2 onto the EMCCD camera. A 50:50 beam splitter (BS) combines the 810-nm beams. Dichroic mirrors D1, D2, D4 and D5 transmit the pump.
Figure 3: Intensity imaging.
a, Inside the cat, constructive and destructive interference are observed at the outputs of BS when we placed the cardboard cut-out shown in b in the path D1–D2. Outside the cat, idler photons from NL1 are blocked and therefore the signals do not interfere. c, The sum of the outputs gives the intensity profile of the signal beams. d, The subtraction of the outputs leads to an enhancement of the interference contrast, as it highlights the difference between constructive and destructive interference.
Figure 4: Phase image of an object opaque to 810-nm light.
a, Detection of 810-nm photons at both outputs of BS when a silicon plate (opaque to 810-nm light) with a 3-mm-tall etched cat (b) was introduced in path D1–D2. b, Three-dimensional rendering of the etch design overlaid with stylus profilometer scans (blue points) of the actual etch depth.
Figure 5: Phase imaging of a 2π step at 820 nm.
a, The top picture was taken with the object (shown in b) placed in the 820-nm beam between L4 and L4′; in the bottom picture, the object was placed in the 1,515-nm beam in path D1–D2. b, Three-dimensional rendering of the design overlaid with stylus profilometer scans (blue dots) of the actual etch depth.
http://www.nature.com/nature/journal/v512/n7515/full/nature13586.html
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