Tejiendo algo de magia cuántica, Los investigadores de A * STAR han logrado algo que parece ser una contradicción en términos:usar luz visible para realizar espectroscopía en longitudes de onda infrarrojas. Aún más misterioso es que la luz visible ni siquiera atraviesa la muestra que se está midiendo.

La espectroscopia infrarroja es ampliamente utilizada por los químicos para identificar sustancias químicas a partir de sus "huellas dactilares" únicas en la región infrarroja. Sin embargo, fuentes de luz infrarroja, Los elementos y detectores tienden a tener un desempeño inferior y ser más costosos que sus contrapartes de luz visible.

Ahora, Dmitry Kalashnikov del A * STAR Data Storage Institute y sus compañeros de trabajo han encontrado una manera de superar este problema y lograr lo mejor de ambos mundos:usar luz visible para realizar mediciones en la región infrarroja.

Lo lograron aprovechando un efecto cuántico conocido como entrelazamiento. En este fenómeno, dos partículas cuánticas (en este caso, partículas de luz conocidas como fotones) están tan íntimamente conectadas que cambiar el estado cuántico de una partícula altera simultáneamente el estado de la otra partícula, incluso cuando las dos partículas están separadas en el espacio. Esta es la "acción espeluznante a distancia" a la que Einstein se opuso de manera famosa.

Kalashnikov y su equipo utilizaron un cristal especial para crear un par de fotones entrelazados, uno visible y otro infrarrojo (ver imagen). El fotón infrarrojo pasó a través de una muestra, mientras que el óptico no lo hizo. Luego, los dos fotones se cruzaron en un segundo cristal y se detectó el fotón visible. Dado que cualquier cambio inducido por la muestra en el fotón infrarrojo se reflejaba en el fotón visible, el equipo pudo inferir información sobre las propiedades infrarrojas de la muestra midiendo solo el fotón visible.

Los investigadores demostraron el potencial de esta técnica usándola para medir la presencia y concentración de dióxido de carbono en muestras de aire.

"Estamos seguros de que este método encontrará una amplia variedad de aplicaciones prácticas, por ejemplo, en monitoreo ambiental y diagnóstico de salud, "dice Kalashnikov.

"Este estudio demuestra que la óptica cuántica está saliendo del ámbito de la ciencia puramente fundamental, ", agrega." Estamos viendo un aumento de aplicaciones prácticas en diferentes campos, incluida la criptografía, metrología, imágenes y detección. Nuestro trabajo es otro ejemplo de esta tendencia ".

El equipo tiene la intención de extender la técnica a longitudes de onda más largas en los rangos de terahercios e infrarrojo lejano. También están considerando integrar el sistema en una sola plataforma, lo que facilitaría su implementación.