A identificação de fontes de luz desempenha um papel importante no desenvolvimento de muitas tecnologias fotônicas, como lidar, sensoriamento remoto, e microscopia. Tradicionalmente, identificar fontes de luz tão diversas como a luz do sol, radiação laser, ou a fluorescência da molécula exigiu milhões de medições, particularmente em ambientes com pouca luz, que limita a implementação realista de tecnologias fotônicas quânticas.

No Avaliações de Física Aplicada , os pesquisadores demonstraram uma tecnologia quântica inteligente que permite uma redução dramática no número de medições necessárias para identificar as fontes de luz.

"Treinamos um neurônio artificial com as flutuações estatísticas que caracterizam a luz coerente e térmica, "disse Omar Magana-Loaiza, um autor do artigo.

Depois que os pesquisadores treinaram o neurônio artificial com fontes de luz, o neurônio pode identificar características subjacentes associadas a tipos específicos de luz.

"Um único neurônio é suficiente para reduzir drasticamente o número de medições necessárias para identificar uma fonte de luz de milhões para menos de cem, "disse Chenglong Você, um colega pesquisador e co-autor do artigo.

Com menos medidas, pesquisadores podem identificar fontes de luz muito mais rapidamente, e em certas aplicações, como microscopia, eles podem limitar os danos da luz, uma vez que não precisam iluminar a amostra quase tantas vezes ao fazer as medições.

"Se você estivesse fazendo um experimento de imagem com complexos moleculares fluorescentes delicados, por exemplo, você pode reduzir o tempo que a amostra é exposta à luz e minimizar qualquer fotodano, "disse Roberto de J. León-Montiel, outro co-autor.

A criptografia é outra aplicação em que essas descobertas podem ser valiosas. Normalmente, para gerar uma chave para criptografar um e-mail ou mensagem, os pesquisadores precisam fazer milhões de medições. "Poderíamos acelerar a geração de chaves quânticas para criptografia usando um neurônio semelhante, "disse Magana-Loaiza.

Como a luz laser desempenha um papel importante no sensoriamento remoto, este trabalho também pode permitir o desenvolvimento de uma nova família de sistemas Lidar inteligentes com a capacidade de identificar informações interceptadas ou modificadas refletidas de um objeto remoto. Lidar é um método de sensoriamento remoto que mede a distância até um alvo iluminando o alvo com luz laser e medindo a luz refletida com um sensor.

"A probabilidade de bloquear um sistema lidar quântico inteligente será drasticamente reduzida com nossa tecnologia, "disse ele. Além disso, a possibilidade de discriminar fótons lidar da luz ambiental, como a luz solar, terá implicações importantes para o sensoriamento remoto em níveis de luz baixa.