Het identificeren van lichtbronnen speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling van veel fotonische technologieën, zoals lidar, teledetectie, en microscopie. traditioneel, het identificeren van lichtbronnen zo divers als zonlicht, laserstraling, of molecuulfluorescentie heeft miljoenen metingen nodig, vooral in omgevingen met weinig licht, wat de realistische implementatie van kwantumfotonische technologieën beperkt.

In Technische Natuurkunde Beoordelingen , onderzoekers demonstreerden een slimme kwantumtechnologie die een drastische vermindering van het aantal metingen dat nodig is om lichtbronnen te identificeren mogelijk maakt.

"We hebben een kunstmatig neuron getraind met de statistische fluctuaties die coherent en thermisch licht kenmerken, " zei Omar Magana-Loaiza, een auteur van de krant.

Nadat onderzoekers het kunstmatige neuron met lichtbronnen hadden getraind, het neuron zou onderliggende kenmerken kunnen identificeren die verband houden met specifieke soorten licht.

"Een enkel neuron is voldoende om het aantal metingen dat nodig is om een ​​lichtbron te identificeren drastisch te verminderen van miljoenen tot minder dan honderd, " zei Chenglong You, een collega-onderzoeker en co-auteur op het papier.

Met minder metingen, onderzoekers kunnen lichtbronnen veel sneller identificeren, en in bepaalde toepassingen, zoals microscopie, ze kunnen lichtschade beperken, omdat ze het monster niet zo vaak hoeven te verlichten bij het nemen van metingen.

"Als je een beeldvormend experiment zou doen met delicate fluorescerende moleculaire complexen, bijvoorbeeld, u kunt de tijd dat het monster wordt blootgesteld aan licht verminderen en eventuele fotoschade minimaliseren, " zei Roberto de J. León-Montiel, een andere co-auteur.

Cryptografie is een andere toepassing waar deze bevindingen waardevol kunnen zijn. Meestal om een ​​sleutel te genereren om een ​​e-mail of bericht te versleutelen, onderzoekers moeten miljoenen metingen doen. "We zouden het genereren van kwantumsleutels voor versleuteling kunnen versnellen met een soortgelijk neuron, ’ zei Magana-Loaiza.

Omdat laserlicht een belangrijke rol speelt bij teledetectie, dit werk zou ook de ontwikkeling mogelijk kunnen maken van een nieuwe familie van slimme lidar-systemen met de mogelijkheid om onderschepte of gewijzigde informatie te identificeren die wordt weerspiegeld door een object op afstand. Lidar is een teledetectiemethode die de afstand tot een doel meet door het doel te verlichten met laserlicht en het gereflecteerde licht te meten met een sensor.

"De kans op het blokkeren van een slim kwantumlidar-systeem zal drastisch worden verminderd met onze technologie, "zei hij. Bovendien, de mogelijkheid om lidar-fotonen te onderscheiden van omgevingslicht zoals zonlicht zal belangrijke implicaties hebben voor teledetectie bij weinig licht.