Una nueva investigación ha hecho posible por primera vez comparar las estructuras espaciales y las posiciones de dos objetos distantes, que pueden estar muy lejos unos de otros, simplemente usando una fuente de luz térmica simple, como una estrella en el cielo.

Esta técnica de detección, presentado por el Dr. Vincenzo Tamma en la Universidad de Portsmouth en colaboración con la Universidad de Bari en Italia y la Universidad de Maryland, Condado de Baltimore en los EE. UU. En la publicación reciente en Óptica Express , permite la comparación de la estructura espacial de un objeto remoto con un objeto de referencia, allanando el camino para importantes aplicaciones de teledetección.

La técnica se basa en el famoso efecto Hanbury Brown y Twiss, originalmente empleado para medir el tamaño angular de una estrella distante, que dio origen al novedoso campo de la óptica cuántica. La nueva investigación informada ha llevado la física detrás de este efecto un paso importante más allá.

El Dr. Tamma dijo:"Estos resultados no solo profundizan nuestra comprensión de la interesante física detrás de la interferencia multifotónica, sino que también son de interés en el desarrollo de tecnologías cuánticas para la teledetección". procesamiento de información y procesamiento de imágenes biomédicas ".

El fenómeno de interferencia multifotónica en el corazón de esta novedosa técnica de detección fue predicho por primera vez por el Dr. Tamma y su alumno Johannes Seiler en 2014 y reportado como Fast Track Communication en la revista. Nueva Revista de Física . La naturaleza contradictoria de este fenómeno hizo que fuera difícil de aceptar por parte de la comunidad científica. Sin embargo, ya ha dado lugar a tres verificaciones independientes (aquí, aquí y aquí) en tres escenarios experimentales diferentes en EE. UU., Italia y Corea del Sur.

En la reciente publicación en Informes científicos en colaboración con la Universidad de Bari, esta técnica ha sido empleada experimentalmente para la caracterización espacial de dos objetos remotos, a saber, dos máscaras de doble agujero, a distancias que, en principio, podría ser arbitrariamente grande.

En la configuración experimental, la luz térmica incide en un divisor de haz equilibrado y luego llega a las dos máscaras remotas de doble orificio a través de los dos canales de salida del divisor de haz.

El Dr. Tamma dijo:"En el experimento que se informa aquí, la distancia entre los dos poros es lo suficientemente grande como para que no haya coherencia entre la luz que los atraviesa. El clásico experimento de doble rendija de Young nos enseña que en este caso no se puede medir la interferencia de un solo fotón detrás de cada máscara por separado. Sin embargo, La interferencia multifotónica se observa realizando mediciones de correlación con dos detectores. uno colocado detrás de cada una de las dos máscaras. Aún más interesante, el patrón de interferencia medido nos permite recuperar información sobre la posición y la estructura espacial de ambas máscaras.

"Notablemente, esta técnica de detección permite la medición, mediante interferencia multifotónica, del encogimiento / estiramiento relativo de un objeto con respecto al otro. Es más, si ambos detectores se mueven, simétricamente, Más lejos del eje óptico, incluso es posible aumentar la sensibilidad de medición a los cambios en las estructuras espaciales de los objetos. Se puede realizar un análisis similar para determinar la posición relativa de los dos objetos diferentes ".

La aplicación de esta técnica a la detección de objetos remotos arbitrarios podría allanar el camino para un amplio espectro de aplicaciones en la teledetección. Es más, la extensión de este esquema al uso de fotones entrelazados puede conducir a aplicaciones en metrología de alta precisión más allá de cualquier capacidad clásica.

Ya se ha demostrado que la física de las correlaciones multitrayecto en el corazón de este efecto es crucial en la simulación de puertas lógicas cuánticas con una fuente térmica. Esto tiene aplicaciones potencialmente importantes en el procesamiento de información y el desarrollo de nuevos algoritmos ópticos.