Los investigadores han desarrollado un método revolucionario para realizar la transformada fraccionada de Fourier de pulsos ópticos utilizando memoria cuántica. Este logro único implicó implementar la transformación en un estado de “gato de Schrödinger”, con aplicaciones potenciales en telecomunicaciones y espectroscopia.
Investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, junto con expertos del Centro QOT de Tecnologías Ópticas Cuánticas, han desarrollado una técnica innovadora que permite realizar la transformada fraccionada de Fourier de pulsos ópticos con ayuda de la memoria cuántica.
Este logro es único a escala global, ya que el equipo fue el primero en presentar una implementación experimental de dicha transformación en este tipo de sistema. Los resultados de la investigación fueron publicados en la prestigiosa revista. Cartas de examen físico. En su trabajo, los estudiantes probaron la implementación de la transformada fraccionada de Fourier utilizando un pulso óptico doble, también conocido como estado del «gato de Schrödinger».
El espectro del pulso y la distribución temporal.
Las ondas, como la luz, tienen sus propias propiedades características: duración y frecuencia de los pulsos (correspondientes, en el caso de la luz, a su color). Resulta que estas características están unidas por una operación llamada transformada de Fourier, que nos permite pasar de la descripción de una onda en el tiempo a la descripción de su espectro en frecuencias.
La transformada fraccionaria de Fourier es una generalización de la transformada de Fourier que permite una transición parcial de una descripción de una onda en el tiempo a una descripción en frecuencia. Intuitivamente, esto puede entenderse como una rotación de una distribución (por ejemplo, la función cronocíclica de Wigner) de la señal considerada en un cierto ángulo en el dominio tiempo-frecuencia.
Estudiantes en el laboratorio presentando la rotación de los estados del gato de Schrödinger. Ningún gato resultó herido durante el proyecto. Crédito: S. Kurzyna y B. Niewelt, Universidad de Varsovia
Resulta que las transformadas de este tipo son excepcionalmente útiles en el diseño de filtros espectral-temporales especiales para eliminar el ruido y permitir la creación de algoritmos para utilizar la naturaleza cuántica de la luz para distinguir pulsos de diferentes frecuencias con mayor precisión que los métodos tradicionales. métodos. Esto es especialmente importante en espectroscopia, que permite estudiar las propiedades químicas de la materia, y en telecomunicaciones, que requieren la transmisión y procesamiento de información con gran precisión y rapidez.
¿Lentes y la transformada de Fourier?
Una lente de vidrio común es capaz de enfocar un haz de luz monocromático que incide sobre ella casi en un solo punto (enfoque). Cambiar el ángulo de incidencia de la luz sobre la lente da como resultado un cambio en la posición del enfoque. Esto nos permite convertir los ángulos de incidencia en posiciones, obteniendo la analogía de la transformada de Fourier, en el espacio de direcciones y posiciones. Un espectrómetro clásico basado en rejilla de difracción utiliza este efecto para convertir la información de longitud de onda de la luz en posiciones, lo que nos permite distinguir líneas espectrales.
Lentes de tiempo y frecuencia.
Al igual que la lente de vidrio, las lentes de tiempo y frecuencia permiten convertir la duración de un pulso en su distribución espectral o, efectivamente, realizar una transformada de Fourier en el espacio de tiempo y frecuencia. La selección correcta de las potencias de dichas lentes permite realizar una transformada fraccionada de Fourier. En el caso de los pulsos ópticos, la acción de las lentes de tiempo y frecuencia corresponde a la aplicación de fases cuadráticas a la señal.
Para procesar la señal, los investigadores utilizaron una memoria cuántica (o más precisamente, una memoria con capacidad de procesamiento cuántico de luz) basada en una nube de átomos de rubidio colocados en una trampa magnetoóptica. Los átomos se enfriaron a una temperatura de decenas de millones de grados por encima cero absoluto. La memoria se colocó en un campo magnético cambiante, lo que permitió almacenar componentes de diferentes frecuencias en diferentes partes de la nube. El pulso se amplió en el tiempo durante la escritura y la lectura, y en la frecuencia durante el almacenamiento.
El dispositivo desarrollado en la Universidad de Washington permite la implementación de dichas lentes en una gama muy amplia de parámetros y de forma programable. Un pulso doble es muy propenso a la decoherencia, por lo que a menudo se lo compara con el famoso gato de Schrödinger: una superposición macroscópica de seres vivos y muertos, casi imposible de lograr experimentalmente. Sin embargo, el equipo pudo implementar operaciones fieles en estos frágiles estados de doble pulso.
La publicación es el resultado del trabajo del Laboratorio de Dispositivos Ópticos Cuánticos y el Laboratorio de Memoria Cuántica del centro “Tecnologías Ópticas Cuánticas” con la participación de dos estudiantes de maestría: Stanislaw Kurzyna y Marcin Jastrzebski, dos estudiantes universitarios Bartosz Niewelt y Jan Nowosielski, el Dr. Mateusz Mazelanik y los jefes de laboratorio, el Dr. Michal Parniak y el profesor Wojciech Wasilewski. Por los resultados descritos, Bartosz Niewelt también recibió una beca de presentación en la reciente conferencia DAMOP en Spokane, WA.
Antes de su aplicación directa en telecomunicaciones, el método primero debe asignarse a otras longitudes de onda y rangos de parámetros. Sin embargo, la transformada fraccionaria de Fourier podría resultar crucial para los receptores ópticos en redes avanzadas, incluidos los enlaces ópticos por satélite. Un procesador de luz cuántica desarrollado en la Universidad de Washington permite encontrar y probar de manera eficiente estos nuevos protocolos.
Referencias: “Implementación experimental de la transformada óptica fraccionaria de Fourier en el dominio tiempo-frecuencia” por Bartosz Niewelt, Marcin Jastrzębski, Stanisław Kurzyna, Jan Nowosielski, Wojciech Wasilewski, Mateusz Mazelanik y Michał Parniak, 12 de junio de 2023, Cartas de examen físico. DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.240801
El proyecto “Tecnologías Ópticas Cuánticas” (MAB/2018/4) se lleva a cabo en el marco del programa Agendas Internacionales de Investigación de la Fundación para la Ciencia Polaca cofinanciado por la Unión Europea en el marco del Fondo Europeo de Desarrollo Regional.
Los astronautas del primer Starliner completan el ensayo general antes del lanzamiento el 6 de mayo.
Los astronautas de la NASA Butch Wilmore y Suni Williams completaron un importante ensayo general antes de su histórico lanzamiento en Boeing Starliner no antes del 6 de mayo, anunciaron funcionarios de la agencia el viernes 26 de abril, horas después de que terminara el ensayo.
«Wilmore y Williams completaron una serie de pasos el día del lanzamiento, incluido vestirse, trabajar en un simulador de cabina y utilizar el mismo software que se utilizará durante el lanzamiento», añadió. Los funcionarios de la NASA escribieron en una publicación de blog el viernes 26 de abril.
El ensayo tuvo lugar en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Orlando, Florida, e incluyó un procedimiento de cuenta atrás con la nave espacial Starliner, que se encuentra encima del cohete Atlas V de United Launch Alliance que lo llevará a la Estación Espacial Internacional (ISS).
La prueba de vuelo tripulada de una semana de duración completó con éxito su revisión final de preparación para el vuelo con la NASA el jueves 25 de abril. CFT, la primera misión Starliner con astronautas, tiene como objetivo certificar la nave espacial para misiones de seis meses a la ISS que podrían comenzar ya en 2025. Lea más sobre el lanzamiento de Starliner aquí en Space.com.
Los astronautas de Starliner llegan al sitio de lanzamiento
Los astronautas de la prueba de vuelo de la tripulación de Boeing Butch Wilmore (izquierda) y Suni Williams, ambos de la NASA, llegan al Centro Espacial Kennedy de la agencia en Florida el 25 de abril a bordo de un avión T-38 antes de su lanzamiento. (Crédito de la imagen: NASA)
Los dos astronautas de la NASA que volarán a bordo de la primera nave espacial Starliner tripulada de Boeing han llegado al Centro Espacial Kennedy en Florida para preparar su histórico lanzamiento a la Estación Espacial Internacional el próximo 6 de mayo.
El comandante de pruebas de vuelo de la tripulación del Boeing Starliner, Butch Wilmore, y la piloto Sunita Williams aterrizaron su avión supersónico T-38 de la NASA en el Centro de Lanzamiento y Aterrizaje del centro espacial después de un corto vuelo desde Ellington Field en Houston, cerca del Centro Espacial Johnson.
Los astronautas se lanzarán a la ISS a bordo del Starliner de Boeing y un cohete Atlas V desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 41 en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, cerca de KSC. Su misión de una semana a la ISS es un crucero de prueba final para que el Starliner de Boeing demuestre que está listo para los vuelos operativos de la tripulación de la NASA. Al final de la misión, Starliner se lanzará en paracaídas a la Tierra y aterrizará en el suroeste de Estados Unidos.
La NASA ha lanzado dos nuevas películas que muestran observaciones cambiantes de dos fuentes bien conocidas en el cielo: Casiopea A y la Nebulosa del Cangrejo. Los dos protagonistas son los restos de estrellas masivas que se convirtieron en supernovas en nuestra galaxia. Los vídeos a intervalos condensan 20 años de datos del telescopio de rayos X Chandra en sólo 20 segundos espectaculares.
La explosión que creó la Nebulosa del Cangrejo apareció en nuestro cielo hace casi 1.000 años, en 1054. Fue reportada por astrónomos chinos y muchos otros en todo el mundo (la falta de menciones en Europa podría tener que ver con la Iglesia Católica). La supernova dejó un púlsar y Chandra pudo rastrear los cambios muy energéticos alrededor de este objeto extremo entre 2000 y 2022.
Esto ya es extraordinario, y se realizarán aún más observaciones, ya que el chorro visible en las observaciones de 2022 será rastreado nuevamente a finales de este año.
El púlsar en el centro de la Nebulosa del Cangrejo visto a lo largo del tiempo.
Crédito de la imagen: NASA/CXC/SAO; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt, J. Major, A. Jubett, K. Arcand
Cassiopeia A es un remanente de supernova mucho más joven. Era visible desde la Tierra hace 340 años y Chandra también lo ha estado observando desde 2000. Las observaciones anteriores que mostraban sus cambios se centraban en el período de 2000 a 2013, pero en el nuevo lapso de tiempo esto se ha extendido hasta 2018. Las ondas de choque son visibles en observaciones, donde las partículas se aceleran y emiten rayos X.
Casiopea A tiene una estrella de neutrones en su corazón, descubierta por Chandra poco después del lanzamiento del telescopio en 1999. Las observaciones fueron esenciales para ayudarnos a comprender mejor cómo las estrellas se convierten en supernovas y cómo se forman estrellas de neutrones y púlsares regulares durante este proceso.
Crédito de la imagen: NASA/CXC/SAO; Óptica: NASA/STScI; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Mayor, A. Jubett, K. Arcan
Las imágenes de Cassiopeia A fueron reprocesadas recientemente con una nueva técnica que llevó la aguda visión de Chandra al límite. Las dos nuevas películas muestran la capacidad de Chandra para demostrar observaciones y datos capturados durante un período humano.
Corea del Sur envía su primer satélite espía a órbita el 2 de diciembre desde la Estación Espacial Vandenberg de California. (Espacio X)
Corea del Sur se está preparando para establecer un centro de seguridad espacial bajo el Servicio de Inteligencia Nacional.
Como parte de las revisiones del decreto presidencial que entró en vigor el martes, el NIS gestionará el Centro Nacional de Seguridad Espacial, dedicado a actividades de inteligencia relacionadas con el sector espacial.
Con el lanzamiento del centro, la agencia de espionaje del país tendrá la autoridad para responder a las amenazas a los activos y sistemas espaciales del país y otras amenazas enemigas en el dominio espacial, además de recopilar y analizar inteligencia espacial.
El NIS desarrollará y difundirá tecnologías para mejorar la seguridad espacial, y su director asumirá funciones relacionadas con el Centro de Operaciones de Satélites de Corea junto con el ministro de Ciencia, según el decreto revisado.
El decreto revisado también otorga a la agencia de espionaje la autoridad para participar en las operaciones de los dos satélites de reconocimiento militar de Corea del Sur y otros activos espaciales.
Las últimas revisiones de la orden ejecutiva presidencial sobre seguridad espacial se realizaron para aclarar el alcance de los programas de la agencia de espionaje ampliados mediante una enmienda a la Ley del Servicio Nacional de Inteligencia en diciembre de 2020. La enmienda añadió espacio de seguridad al papel y las responsabilidades de la agencia.
Oficiales militares de Corea del Sur dicen que Corea del Norte podría enviar nuevos satélites espías al espacio después de que el primero fuera puesto en órbita con éxito en noviembre pasado.
Aunque Shin Won-sik, jefe de defensa de Seúl, no cree que el único satélite de reconocimiento militar de Corea del Norte sea capaz de llevar a cabo «actividades de espionaje significativas», los futuros satélites podrían equiparse con capacidades mejoradas con la ayuda de Rusia.
En una cumbre celebrada en septiembre del año pasado, Rusia dijo que proporcionaría a Corea del Norte tecnologías espaciales como parte de la ampliación de la cooperación militar entre los dos países.
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