Ao tecer alguma magia quântica, Os pesquisadores do A * STAR alcançaram algo que parece ser uma contradição em termos - usar luz visível para realizar espectroscopia em comprimentos de onda infravermelhos. Ainda mais misterioso é que a luz visível nem passa pela amostra que está sendo medida.

A espectroscopia de infravermelho é amplamente usada por químicos para identificar produtos químicos a partir de suas 'impressões digitais' únicas na região do infravermelho. Contudo, fontes de luz infravermelha, elementos e detectores tendem a ter desempenhos inferiores e ser mais caros do que seus equivalentes de luz visível.

Agora, Dmitry Kalashnikov do A * STAR Data Storage Institute e seus colegas descobriram uma maneira de superar esse problema e obter o melhor dos dois mundos - usando luz visível para realizar medições na região do infravermelho.

Eles conseguiram isso explorando um efeito quântico conhecido como emaranhamento. Neste fenômeno, duas partículas quânticas (neste caso, partículas de luz conhecidas como fótons) estão tão intimamente conectadas que mudar o estado quântico de uma partícula simultaneamente altera o estado da outra partícula, mesmo quando as duas partículas estão separadas no espaço. Esta é a "ação fantasmagórica à distância" à qual Einstein se opôs.

Kalashnikov e sua equipe usaram um cristal especial para criar um par de fótons emaranhados, um visível e um infravermelho (veja a imagem). O fóton infravermelho passou por uma amostra, enquanto o óptico não. Os dois fótons então se cruzaram em um segundo cristal e o fóton visível foi detectado. Uma vez que quaisquer mudanças que a amostra induziu no fóton infravermelho foram refletidas no fóton visível, a equipe poderia inferir informações sobre as propriedades infravermelhas da amostra medindo apenas o fóton visível.

Os pesquisadores demonstraram o potencial dessa técnica ao usá-la para medir a presença e a concentração de dióxido de carbono em amostras de ar.

"Estamos confiantes de que este método encontrará uma ampla variedade de aplicações práticas, por exemplo, em monitoramento ambiental e diagnósticos de saúde, "diz Kalashnikov.

"Este estudo demonstra que a óptica quântica está saindo do reino da ciência puramente fundamental, "ele acrescenta." Estamos vendo um aumento de aplicações práticas em diferentes campos, incluindo criptografia, metrologia, imagem e detecção. Nosso trabalho é mais um exemplo dessa tendência. ”

A equipe pretende estender a técnica para comprimentos de onda mais longos nas faixas de terahertz e infravermelho distante. Eles também estão considerando a integração do sistema em uma plataforma única, o que o tornaria mais fácil de implementar.