Nuevo "cronómetro cuántico" podría mejorar las tecnologías de imagen

 29-08-2021
Ricardo Cocoletzi
   

 

Crédito foto: Pixabay

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Investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder diseñaron uno de los cronómetros con mayor precisión hasta ahora creados. Este funciona a partir del conteo de fotones individuales o pequeños paquetes de energía que conforman la luz. De acuerdo con el investigador Bowen Li, la investigación se centra en una tecnología llamada recuento de fotones individuales correlacionados en el tiempo (TCSPC).

En resumen, dicho invento tiene un funcionamiento parecido a los cronómetros utilizados en los Juegos Olímpicos. Como primer paso, se ilumina con una luz láser una muestra previamente elegida, esta puede abarcar desde proteínas individuales hasta una formación geológica. Posteriormente, el equipo registra la cantidad de fotones que rebotan. Se puede asegurar entonces, entre más fotones recopilen los investigadores, más se podrá aprender sobre la muestra en cuestión.

"TCSPC te da el número total de fotones, este cronometro se ha mejorado mas que nunca" dijo Li para explicar el funcionamiento del cronometro. Esta mejora se alcanzó gracias al uso de una herramienta óptica ultrarrápida llamada "lente de tiempo". A través de su uso, Li y su equipo demostraron poder medir la llegada de fotones con una precisión cien veces mejor que las herramientas existentes.

Shu-Wei Huang, quien es profesor asistente y colaborador del proyecto, agregó que este "lente de tiempo cuántico" podría llegar a funcionar incluso con los TCSPC más baratos del mercado. "Podemos agregar esta modificación a casi cualquier sistema TCSPC para mejorar la resolución de su tiempo", comentó al respecto.

Originalmente, esta tecnología se desarrolló en el año de 1960 y revolucionó la forma de percibir el mundo. A partir de los TCSPC, el desarrollo y evolución del mapeo geológico fue posible, de igual manera esta tecnología tuvo lugar en el campo de la microscopía de fluorescencia. Los médicos emplean la técnica en el diagnostico de algunas enfermedades como el Alzheimer, la degeneración macular e incluso el cáncer.

Li comentó, "el encargado proyecta un pulso de luz sobre su muestra y después mide el tiempo de la emisión de un fotón. A partir de estas mediciones, se puede conocer la naturaleza de la muestra, como el metabolismo celular".

Sin embargo, los TCSPC convencionales tienen un limite bajo de precisión, lo cual genera problemas en el detector. Esto quiere decir, si dos fotones llegan al dispositivo con 100 billonésimas de segundo o menos, el detector registrara el evento como un solo fotón. A partir de este inconveniente nació la idea de los "lentes del tiempo".

Para comprender el funcionamiento de los lentes en medio de la distorsión del tiempo, hay que imaginar dos fotones tan cerca que el cronometro no puede distinguirlos. No obstante, Li y sus colegas encontraron la manera de poder distinguir cual fotón llega primero.

Mediante la fibra de sílice en forma de bucles, se hacen pasar ambos fotones a través de su lente de tiempo. Este proceso, logra ralentizar uno de los fotones, mientras el otro se acelera. De esta forma, el detector puede registrar el conteo de mas fotones, reduciendo considerablemente el error de no contar todos los fotones de la muestra. Aun con detalles por afinar, Li y su equipo se encuentran trabajando para hacer llegar este desarrollo tecnológico a todos los laboratorios que así lo requieran




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