En Ciencias Nucleares ensayan aplicaciones de óptica cuántica

La óptica cuántica estudia la luz en situaciones en las que su comportamiento no puede explicarse mediante leyes de la física clásica. Experimenta con la luz como partícula, es decir, con cuantos de energía también conocidos como fotones, explicó Alfred U’Ren Cortés, director del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM.

Desde 2009, el físico y doctor en óptica tiene a su cargo el Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN, que es en la actualidad uno de los mejor equipados del país en esa área de estudio.

“Está enfocado en la investigación científica, pero en ese espacio también se apoya la docencia con prácticas de laboratorio para cursos de licenciatura y posgrado, y cuenta con equipamiento especialmente destinado a la enseñanza”.

Entrelazamiento de partículas

A nivel atómico y subatómico, la luz adquiere nuevas características, como el entrelazamiento o enredamiento cuántico, una propiedad en la que dos o más partículas quedan vinculadas indisolublemente, compartiendo un mismo estado cuántico aunque estén físicamente distanciadas.

“Es una propiedad que puede tener un sistema cuántico multipartita, en el que el estado global del sistema no se puede considerar simplemente como el agregado de los estados de los subsistemas que lo compone. Se han llevado a cabo una multitud de experimentos con parejas de fotones enredados, en los que el estado cuántico de las parejas de fotones no se puede describir como el producto de estados independientes para cada uno de ellos”, detalló.

A partir de los años 80 se han llevado a cabo múltiples demostraciones experimentales que una y otra vez han confirmado la validez de la mecánica cuántica a pesar de los comportamientos poco intuitivos en el mundo microscópico que esta permite.

Hoy en día, el énfasis ha pasado de la validación de la mecánica cuántica al desarrollo de nuevas y poderosas tecnologías que aprovechen las nuevas oportunidades conferidas por la cuántica.

Algunos usos

En el Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN han diseñado e implementado una serie de fuentes de parejas de fotones que funcionan en cristales y guías de onda no lineales, estructuras físicas que confinan y dirigen la luz, las cuales permiten generar nuevos efectos ópticos.

Además, han trabajado en aplicaciones médicas, entre ellas tomografías de coherencia óptica cuántica, que permiten determinar la morfología interna de muestras con una precisión superior a la alcanzada hasta ahora en equipos clásicos.

“Hemos trabajado en la tomografía y microscopía de coherencia óptica cuántica, una familia de técnicas que permiten determinar la morfología interna de muestras biológicas, incluyendo tejido oftalmológico, con una precisión mayor que la obtenida con métodos clásicos”.

También han desarrollado microscopía no lineal asistida con algoritmos de inteligencia artificial, para la detección de fibrosis hepática, hasta ahora en muestras de rata.

“El objetivo es trabajar posteriormente con muestras de hígado humano, obtenidas mediante biopsias, para la detección inteligente de fibrosis en sus etapas más tempranas, sin la necesidad de un análisis por parte de un patólogo experto. Estamos abiertos a lograr colaboraciones con personal médico para poner estos desarrollos en marcha”, finalizó.