Os atuais microscópios de super-resolução ou tecnologias de varredura a laser microarray são conhecidos por suas altas sensibilidades e resoluções muito boas. Contudo, eles implementam alta potência de luz para estudar amostras, amostras que podem ser sensíveis à luz e, portanto, ficar danificadas ou perturbadas quando iluminadas por esses dispositivos.

As técnicas de imagem que empregam luz quântica estão aumentando em importância hoje em dia, uma vez que suas capacidades em termos de resolução e sensibilidade podem superar as limitações clássicas e, além do que, além do mais, eles não danificam a amostra. Isso é possível porque a luz quântica é emitida em fótons individuais, e usa a propriedade de emaranhamento para atingir regimes de intensidade de luz mais baixa.

Agora, embora o uso de luz quântica e detectores quânticos tenha experimentado um desenvolvimento constante nos últimos anos, ainda existem alguns problemas que precisam ser resolvidos. Os detectores quânticos são eles próprios sensíveis ao ruído clássico, ruído que pode acabar sendo tão significativo que pode reduzir ou mesmo anular qualquer tipo de vantagem quântica sobre as imagens obtidas.

Assim, lançado há um ano, o projeto europeu Q-MIC reuniu uma equipe internacional de pesquisadores com diferentes conhecimentos que se uniram para desenvolver e implementar tecnologias de imagem quântica para criar um microscópio aprimorado quântico que será capaz de ir além das capacidades das tecnologias atuais de microscopia.

Em um estudo publicado recentemente em Ciências Avanços , pesquisadores Hugo Defienne e Daniele Faccio da Universidade de Glasgow e parceiros do projeto Q-MIC, relataram uma nova técnica que usa a destilação de imagem para extrair informações quânticas de uma fonte iluminada que contém informações quânticas e clássicas.

Em seu experimento, os pesquisadores criaram uma imagem final combinada de um gato "morto" e um gato "vivo" usando duas fontes. Eles usaram uma fonte quântica acionada por um laser para criar pares emaranhados de fótons, que iluminou um cristal e passou por um filtro para produzir uma imagem infravermelha (800nm) de um "gato morto, "ou o que eles chamam de" gato quântico ". Paralelamente, eles usaram uma fonte clássica com um LED para produzir a imagem de um "gato vivo". Então, com uma configuração óptica, eles sobrepuseram as duas imagens e enviaram a imagem combinada para uma câmera CCD especial conhecida como dispositivo acoplado de carga multiplicada por elétrons (EMCCD).

Com esta configuração, eles foram capazes de observar que, em princípio, ambas as fontes de luz têm o mesmo espectro, intensidade média, e polarização, tornando-os indistinguíveis de uma única medição da intensidade sozinha. Mas, enquanto os fótons que vêm da fonte clássica coerente (a luz LED) não estão correlacionados, os fótons que vêm da fonte quântica (pares de fótons), são correlacionados em posição.

Usando um algoritmo, eles foram capazes de usar essas correlações de fótons na posição para isolar a imagem condicional onde dois fótons chegam aos pixels vizinhos da câmera e recuperam a imagem "iluminada quântica" sozinha. Consequentemente, a imagem clássica de "gato vivo" também foi recuperada após subtrair a imagem quântica da imagem de intensidade total direta.

Outro problema surpreendente com esse método é que os pesquisadores também foram capazes de extrair informações quânticas confiáveis, mesmo quando a iluminação clássica era dez vezes maior. Eles mostraram que mesmo quando a alta iluminação clássica diminuiu a qualidade da imagem, eles ainda foram capazes de obter uma imagem nítida da forma da imagem quântica.

Esta técnica abre um novo caminho para imagens quânticas e microscópios aprimorados quânticos que visam observar amostras ultra-sensíveis. Além disso, os resultados deste estudo mostram que esta técnica pode ser de extrema importância para as comunicações quânticas. A capacidade de misturar e extrair informações específicas transportadas pela luz quântica e clássica pode ser usada para técnicas de criptografia e codificação de informações. Em particular, ele pode ser usado para ocultar ou criptografar informações dentro de um sinal ao usar detectores convencionais.

Como Prof. Daniele Faccio, comentários, "Esta abordagem traz uma mudança na forma como somos capazes de codificar e decodificar informações em imagens, que esperamos encontrar aplicações em áreas que variam de microscopia a LIDAR encoberto. "