Científicos indios desarrollan un algoritmo que puede desbloquear el mundo cuántico de los átomos

Quantum dots

Científicos indios del Instituto de Investigación Raman (RRI) han desarrollado un nuevo algoritmo de corrección de imágenes que mejora significativamente el estudio de átomos ultrafríos.

Esta innovadora técnica está preparada para revolucionar nuestra comprensión de la mecánica cuántica al mejorar la claridad de las imágenes obtenidas durante experimentos con átomos fríos o átomos a temperaturas cercanas al cero absoluto.

El nuevo algoritmo reduce eficazmente los umbrales de interferencia (patrones oscuros y brillantes no deseados que oscurecen los datos confidenciales) hasta en un 50 por ciento. Estas limitaciones han sido durante mucho tiempo una espina para los físicos, ya que pueden conducir a imprecisiones al determinar parámetros atómicos importantes como el número, la temperatura y la dinámica en escalas de tiempo cortas.

En el frío borde del cero absoluto, los átomos se comportan según los principios de la mecánica cuántica en lugar de los de la física clásica. Este cambio abre interesantes oportunidades para que los científicos investiguen la naturaleza fundamental de la materia.

Para estudiar estos átomos ultrafríos, los investigadores suelen utilizar trampas magnetoópticas y técnicas de enfriamiento por láser de alta potencia. Elementos como el sodio, el potasio y el rubidio son temas comunes de dichos estudios, siendo las imágenes de fluorescencia y absorción los métodos de detección más comunes.

Sin embargo, la calidad de los resultados de estas técnicas prospectivas se ve comprometida por las limitaciones intervencionistas. Para abordar este problema, el algoritmo del equipo de RRI utiliza tecnología de reconocimiento facial propio, similar al software de reconocimiento facial de los teléfonos inteligentes, combinada con una técnica de enmascaramiento inteligente para minimizar estas limitaciones y producir imágenes más claras.

Gaurab Pal, estudiante de doctorado en el laboratorio QuMix de RRI, enfatizó la importancia de calcular la densidad óptica (OD) para determinar diversas propiedades atómicas.

El algoritmo requiere un almacenamiento logarítmico de dos cuadros: uno con la nube de átomos fríos y el otro con la luz de la sonda. Lo ideal es que estos marcos tengan las mismas dimensiones, lo que permitirá guardar y retirar directamente el enrasado.

«De hecho, cuando se trabaja en el laboratorio, estos marcos no muestran los mismos límites de interferencia, lo que hace que la situación sea desafiante y requiera un método de eliminación de franjas para obtener una densidad óptica limpia», explicó Paul, en el artículo de investigación con el título de primer autor. . Eliminación eficiente de ruido de imágenes de átomos fríos utilizando un algoritmo optimizado de reconocimiento de fase propia publicado en Applied Optics.

Las técnicas de imágenes de absorción, que se benefician enormemente de este nuevo algoritmo, son importantes para determinar el perfil de densidad de átomos fríos y ultrafríos y medir la temperatura de las nubes de átomos fríos mediante mediciones del tiempo de vuelo.

Saptarshi Chaudhary, jefe del laboratorio QuMix de RRI y coautor del artículo, destacó su particular utilidad cuando se trata de pequeñas cantidades de átomos.

Publicado por:

Subu Kumar Tripathi

Publicado por:

7 de febrero de 2024

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