En los métodos de imagen convencionales, un haz de fotones (u otras partículas) se refleja en el objeto que se va a fotografiar. Después de que el rayo viaja a un detector, la información recopilada allí se utiliza para crear una fotografía u otro tipo de imagen. En una técnica de imagen alternativa llamada "imagen fantasma, "el proceso funciona de manera un poco diferente:una imagen se reconstruye a partir de la información que se detecta a partir de un rayo que nunca interactúa con el objeto.

La clave para obtener imágenes fantasma es utilizar dos o más haces de partículas correlacionados. Mientras un rayo interactúa con el objeto, el segundo haz se detecta y se utiliza para reconstruir la imagen, aunque el segundo rayo nunca interactúa con el objeto. El único aspecto del primer haz que se detecta es el tiempo de llegada de cada fotón en un detector separado. Pero debido a que los dos haces están correlacionados, la imagen del objeto se puede reconstruir por completo.

Mientras que dos haces se utilizan generalmente en imágenes fantasma, investigaciones recientes han demostrado correlaciones de orden superior, es decir, correlaciones entre tres, cuatro o cinco vigas. Las imágenes fantasma de orden superior pueden conducir a mejoras en la visibilidad de la imagen, pero tiene el inconveniente de que los eventos correlacionados de orden superior tienen una menor probabilidad de detección, lo que provoca una resolución más baja.

En un nuevo periódico un equipo de físicos de la Universidad Nacional Australiana en Canberra ha logrado dos primeros avances en imágenes fantasma de orden superior:la primera demostración de imágenes fantasmas de orden superior con partículas masivas (utilizan átomos de helio ultrafríos) y la primera imagen fantasma de orden superior que utiliza haces correlacionados de una fuente cuántica. Como su fuente cuántica, los investigadores utilizaron dos condensados ​​de Bose-Einstein en colisión, que son grupos de átomos enfriados hasta cerca del cero absoluto. A temperaturas tan frías, los átomos de un condensado de Bose-Einstein se agrupan y se comportan como un solo átomo gigante.

En su trabajo, los investigadores realizaron experimentos usando correlaciones entre hasta cinco átomos de helio. Demostraron que, bajo ciertas condiciones, Las imágenes fantasma de orden superior con partículas masivas de una fuente cuántica pueden mejorar la visibilidad de la imagen sin afectar la resolución.

"Creo que la mayor importancia de nuestro trabajo es principalmente poder demostrar que un experimento tan desafiante es posible, "el físico Sean Hodgman de la Universidad Nacional de Australia, primer autor del artículo, dicho Phys.org . "Hay una cantidad muy pequeña de eventos correlacionados de múltiples partículas en una fuente cuántica, que es en parte por qué no se ha demostrado previamente con óptica, y esto significa que, incluso después de muchas decenas de miles de ejecuciones experimentales, solo hay muy pocos eventos disponibles para reconstruir una imagen fantasma ".

Las mejoras demostradas aquí podrían ser especialmente beneficiosas para aplicaciones que exigen una alta visibilidad pero que se dañan fácilmente. Esto se debe a que la técnica tiene el potencial de reducir las tasas de dosificación, lo que reduce el daño potencial por radiación a la muestra. Una de esas aplicaciones es la litografía fantasma atómica.

"La litografía atómica fantasma sería como la litografía atómica normal, pero el uso de haces correlacionados permitiría el monitoreo en tiempo real del proceso litográfico, ", Dijo Hodgman." Las correlaciones de orden superior mejorarían la litografía fantasma al permitir flujos más bajos con la misma calidad de señal, lo cual es importante ya que los altos flujos pueden dañar la muestra ".

Con más trabajo, Las imágenes fantasma cuánticas de orden superior también podrían usarse para realizar pruebas fundamentales de mecánica cuántica, como demostrar el entrelazamiento entre múltiples átomos o, en una vena relacionada, realizar las medidas de desigualdad de Bell utilizando tres o más partículas.

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