Un equipo de investigaci\u00f3n ha demostrado un tel\u00e9metro l\u00e1ser de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica que mide distancias con precisi\u00f3n submilim\u00e9trica a lo largo de un tramo de escala urbana, utilizando solo decenas de microwatios de potencia \u00f3ptica. Trabajando entre dos edificios, el sistema registr\u00f3 una distancia de separaci\u00f3n de 154.8182 m con una precisi\u00f3n mejor que 0.1 mm en tiempos de integraci\u00f3n de aproximadamente 100 ms. El grupo informa que el experimento se realiz\u00f3 bajo variaciones de luz solar y condiciones meteorol\u00f3gicas, lo que sugiere que la precisi\u00f3n de estilo cu\u00e1ntico est\u00e1 saliendo del laboratorio y entrando en entornos del mundo real.<\/p>\n
El experimento central se describe como un esquema de medici\u00f3n de distancia l\u00e1ser inspirado en la correlaci\u00f3n energ\u00eda\u2013tiempo que los autores presentan como \u201cde inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica\u201d seg\u00fan un informe revisado por pares en Nature Communications<\/a>. En lugar de depender de fotones entrelazados, el sistema usa pulsos l\u00e1ser cl\u00e1sicos cuyo tiempo y frecuencia est\u00e1n dise\u00f1ados de modo que la se\u00f1al de retorno pueda identificarse mediante correlaciones, incluso cuando el ruido es fuerte. Al comparar patrones en tiempo y energ\u00eda entre lo enviado y lo recibido, el montaje extrae un retardo preciso y, por tanto, la distancia.<\/p>\n En una prueba de campo, el equipo midi\u00f3 una distancia entre edificios de 154.8182 m con una precisi\u00f3n reportada mejor que 0.1 mm y un tiempo de integraci\u00f3n de alrededor de 100 ms, usando una potencia de transmisi\u00f3n de aproximadamente 48 \u00b5W, seg\u00fan un preprint publicado por los autores en arXiv<\/a>. El mismo preprint indica que el sistema oper\u00f3 bajo un fondo solar y condiciones meteorol\u00f3gicas variables, lo que significa que el rendimiento submilim\u00e9trico no se limit\u00f3 a condiciones oscuras o controladas. La universidad que acoge al grupo principal ha descrito el resultado como un sistema l\u00e1ser de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica que ofrece medidas de distancia con precisi\u00f3n submilim\u00e9trica y afirma que el equipo ha demostrado su hip\u00f3tesis operando en entornos del mundo real, seg\u00fan un comunicado institucional de la University of Bristol<\/a>.<\/p>\n Los autores describen su esquema como \u201cinspirado en el entrelazamiento\u201d porque toma conceptos de las correlaciones cu\u00e1nticas mientras sigue usando luz cl\u00e1sica intensa, seg\u00fan el mismo art\u00edculo en Nature Communications<\/a>. En \u00f3ptica cu\u00e1ntica, el entrelazamiento energ\u00eda\u2013tiempo vincula la frecuencia y el tiempo de llegada de pares de fotones de una manera que puede explotarse para obtener mediciones de distancia precisas. Aqu\u00ed, patrones de correlaci\u00f3n similares se sintetizan con pulsos cl\u00e1sicos para que el sistema pueda beneficiarse de la alta potencia \u00f3ptica y de componentes est\u00e1ndar en lugar de verse limitado por la baja brillo de las fuentes entrelazadas.<\/p>\n Esta estrategia se apoya en una l\u00ednea m\u00e1s amplia de trabajo donde investigadores han mostrado que la correlaci\u00f3n cl\u00e1sica tiempo\u2013frecuencia puede imitar algunas ventajas de la detecci\u00f3n cu\u00e1ntica. Un concepto compacto de receptor LiDAR totalmente en fibra que usa fuentes cl\u00e1sicas en lugar de fuentes de fotones entrelazados, limitadas en brillo, alcanz\u00f3 m\u00e1s de 100 dB de rechazo de ruido en banda con sensibilidad a un solo fot\u00f3n, seg\u00fan un prototipo revisado por pares reportado en Nature Communications<\/a>. En conjunto, estos resultados indican que los dise\u00f1os basados en correlaciones pueden implementarse en arquitecturas de fibra pr\u00e1cticas mientras siguen alcanzando sensibilidad extrema y un fuerte filtrado del ruido.<\/p>\n La combinaci\u00f3n de 154.8182 m de separaci\u00f3n, precisi\u00f3n mejor que 0.1 mm, tiempo de integraci\u00f3n de 100 ms y potencia de transmisi\u00f3n de 48 \u00b5W, tal como se enumera en el preprint de arXiv<\/a>, se\u00f1ala un espacio de compromiso diferente al de la telemetr\u00eda l\u00e1ser convencional. La metrolog\u00eda de distancia de alta precisi\u00f3n tradicionalmente depende de mayores potencias, tiempos de promediado m\u00e1s largos o entornos estrictamente controlados. Aqu\u00ed, la energ\u00eda por medida es peque\u00f1a, el tiempo de promediado es corto y la escena incluye un fondo solar variable, aun as\u00ed la precisi\u00f3n reportada est\u00e1 en el r\u00e9gimen submilim\u00e9trico.<\/p>\n Para el monitoreo de infraestructuras, esa combinaci\u00f3n es relevante. Puentes, torres y fachadas de rascacielos se desplazan milim\u00e9tricamente bajo carga y cambios de temperatura. Un tel\u00e9metro que pueda resolver cambios por debajo de 0.1 mm a lo largo de un vano de 154.8182 m en alrededor de 100 ms, como se informa en el estudio de Nature Communications<\/a>, podr\u00eda seguir el movimiento estructural casi en tiempo real consumiendo poca energ\u00eda. El mismo perfil de baja potencia y r\u00e1pida integraci\u00f3n tambi\u00e9n resultar\u00eda atractivo para plataformas con bater\u00eda limitada, como drones peque\u00f1os que necesitan datos de distancia precisos sin grandes presupuestos de l\u00e1ser.<\/p>\n El tel\u00e9metro llega en un contexto de trabajo sobre la precisi\u00f3n \u00faltima del alcance \u00f3ptico. Un art\u00edculo te\u00f3rico sobre el ranging por compresi\u00f3n de pulsos cu\u00e1nticos ha derivado l\u00edmites fundamentales de error cuadr\u00e1tico medio y comparado esquemas de compresi\u00f3n de pulsos cu\u00e1nticos y cl\u00e1sicos con igual ancho de banda y energ\u00eda, seg\u00fan un an\u00e1lisis principal en Physical Review Letters<\/a>. Ese trabajo provee un punto de referencia sobre cu\u00e1nto se puede ganar en precisi\u00f3n con recursos cu\u00e1nticos y d\u00f3nde los esquemas cl\u00e1sicos inspirados en esas ideas podr\u00edan situarse en la misma escala.<\/p>\n Al mismo tiempo, otros investigadores se han centrado en LiDAR de onda continua modulada en frecuencia interferom\u00e9trico que mejora la precisi\u00f3n y la resoluci\u00f3n mientras permite medir simult\u00e1neamente rango y velocidad, seg\u00fan trabajos revisados por pares en Physical Review Applied<\/a>. Ese enfoque busca integrar interferencia cu\u00e1ntica en arquitecturas FMCW que ya dominan el sector automotriz e industrial. El nuevo tel\u00e9metro de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica se diferencia al apuntar a una precisi\u00f3n extrema en distancia est\u00e1tica con potencia de transmisi\u00f3n muy baja en lugar de la medici\u00f3n conjunta rango\u2013velocidad.<\/p>\n La tecnolog\u00eda de detectores tambi\u00e9n impone l\u00edmites importantes. Una revisi\u00f3n sobre tecnolog\u00eda de detectores de fotones para telemetr\u00eda l\u00e1ser informa que los diodos de avalancha de un solo fot\u00f3n, o SPAD, logran precisi\u00f3n subdecim\u00e9trica en sistemas LiDAR de 100 km mediante duplicaci\u00f3n por avalancha en modo Geiger, seg\u00fan un art\u00edculo en Coatings<\/a>. Ese desempe\u00f1o a 100 km pone de manifiesto c\u00f3mo los avances en detectores han impulsado la precisi\u00f3n a larga distancia, pero la escala de precisi\u00f3n sigue siendo subdecim\u00e9trica m\u00e1s que submilim\u00e9trica. El trabajo dirigido por Bristol sugiere que el procesamiento de se\u00f1ales basado en correlaciones puede extraer informaci\u00f3n de distancia m\u00e1s fina a rangos m\u00e1s cortos sin cambiar la f\u00edsica b\u00e1sica del detector.<\/p>\n Operar a plena luz del d\u00eda y con mal tiempo es un desaf\u00edo recurrente para el LiDAR y la telemetr\u00eda l\u00e1ser. El experimento de b\u00fasqueda de distancia inspirado en el entrelazamiento reporta operaci\u00f3n bajo variaciones del fondo solar y condiciones meteorol\u00f3gicas mientras a\u00fan alcanza una precisi\u00f3n mejor que 0.1 mm a 154.8182 m, seg\u00fan el preprint de los autores<\/a>. Esa afirmaci\u00f3n es coherente con imagers basados en correlaciones anteriores que se construyeron espec\u00edficamente para tolerar luz de fondo intensa.<\/p>\n Un estudio experimental principal sobre imaginer\u00eda tridimensional tolerante al ruido ha mostrado que una arquitectura \u00f3ptica basada en correlaciones que usa pulsos ultrarr\u00e1pidos y una puesta en puerta no lineal puede proporcionar ventajas cuantitativas de rechazo de ruido en dB comparadas con el filtrado convencional y l\u00edmites te\u00f3ricos de filtro adaptado, seg\u00fan un trabajo reportado en Nature Communications<\/a>. Al aplicar un gating de detecci\u00f3n tanto en el tiempo como en otro grado de libertad, ese imager rechaza efectivamente fotones de fondo no correlacionados. El nuevo tel\u00e9metro aplica una filosof\u00eda relacionada en el dominio tiempo\u2013frecuencia, lo que sugiere que los esquemas basados en correlaciones pueden generalizarse a tareas de ranging e imagen donde la luz ambiental es un obst\u00e1culo importante.<\/p>\n Antes del experimento de distancia liderado por Bristol, otros grupos ya hab\u00edan probado ideas inspiradas en lo cu\u00e1ntico para mejorar la resoluci\u00f3n del LiDAR. Un equipo us\u00f3 interferometr\u00eda de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica con luz cl\u00e1sica para mejorar la resoluci\u00f3n en profundidad y report\u00f3 que su enfoque pod\u00eda distinguir superficies separadas por menos de 2 mm mientras afirmaba potencial de resoluci\u00f3n a escala microm\u00e9trica, seg\u00fan un informe sobre trabajo publicado en Optics Express<\/a>. Ese estudio se centr\u00f3 en resolver capas muy pr\u00f3ximas entre s\u00ed m\u00e1s que en distancia absoluta a largo alcance, pero apunt\u00f3 a la misma estrategia de tomar conceptos de interferometr\u00eda cu\u00e1ntica sin requerir fotones entrelazados.<\/p>\n En conjunto, el experimento de resoluci\u00f3n en profundidad publicado en Optics Express, el receptor LiDAR todo en fibra con m\u00e1s de 100 dB de rechazo de ruido en banda y el nuevo tel\u00e9metro submilim\u00e9trico a 154.8182 m forman una progresi\u00f3n. Cada paso incrementa ya sea la resoluci\u00f3n, la tolerancia al ruido o la exactitud de distancia absoluta mientras mantiene el hardware en gran medida cl\u00e1sico, tal como se describe en los art\u00edculos de Nature Communications sobre correlaci\u00f3n tiempo\u2013frecuencia<\/a> y medici\u00f3n inspirada en energ\u00eda\u2013tiempo<\/a>. Las pistas de citaci\u00f3n en estos art\u00edculos incluyen referencias a trabajos alojados por instituciones como Cornell University<\/a>, lo que indica que el enfoque se apoya en una amplia base te\u00f3rica que abarca \u00f3ptica cu\u00e1ntica y procesamiento de se\u00f1ales.<\/p>\n El comunicado institucional del equipo de Bristol describe un sistema l\u00e1ser de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica que entrega medidas de distancia submilim\u00e9tricas y afirma que los investigadores han probado su hip\u00f3tesis operando en entornos del mundo real, seg\u00fan el comunicado de la universidad<\/a>. Ese enfoque sugiere que el grupo ve el trabajo como un puente entre la teor\u00eda abstracta de la metrolog\u00eda cu\u00e1ntica y el hardware de detecci\u00f3n desplegable. Para sectores como topograf\u00eda, transporte y automatizaci\u00f3n industrial, la cuesti\u00f3n principal es si tales sistemas pueden dise\u00f1arse como instrumentos compactos y asequibles.<\/p>\n Los l\u00edmites te\u00f3ricos provenientes del an\u00e1lisis de compresi\u00f3n de pulsos cu\u00e1nticos en Physical Review Letters<\/a> indican que todav\u00eda existe un techo sobre cu\u00e1nta precisi\u00f3n puede alcanzar cualquier esquema cl\u00e1sico o de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica dado un ancho de banda y energ\u00eda determinados. Al mismo tiempo, el LiDAR de largo alcance basado en SPAD revisado en \n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Un equipo de investigaci\u00f3n ha demostrado un tel\u00e9metro l\u00e1ser de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica que mide distancias con precisi\u00f3n submilim\u00e9trica a lo largo de un tramo de escala urbana, utilizando solo decenas de microwatios de potencia \u00f3ptica. 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Por qu\u00e9 importa la precisi\u00f3n submilim\u00e9trica a 154.8182 m<\/h2>\n
C\u00f3mo se compara con los l\u00edmites existentes del LiDAR<\/h2>\n
Rechazo de ruido y entornos adversos<\/h2>\n
Ganancias previas de resoluci\u00f3n de inspiraci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/h2>\n
Qu\u00e9 significa esto para la detecci\u00f3n y el mapeo<\/h2>\n