Mexicanos dirigen equipo mundial que perfeccionó y aumentó uso de luz láser

La nueva tecnología da más precisión para identificar objetos en movimiento, microscópicos, o descubrir contornos de cuerpos estudiados desde un avión en vuelo, explican. Los líderes del grupo son Omar Magaña Loaiza (Universidad Estatal de Louisiana) y Roberto León Montiel (UNAM).

Un equipo internacional de científicos, en el que participaron como co-directores dos mexicanos, desarrolló una nueva tecnología que aumenta la precisión al usar luz láser para identificar objetos en movimiento, objetos microscópicos o descubrir contornos de objetos estudiados desde un avión en vuelo. Los líderes del grupo son Omar Magaña Loaiza, de la Universidad Estatal de Louisiana (LSU por sus siglas en inglés) y Roberto León Montiel, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Como autores principales del estudio aparecen los investigadores Chenglong You, Mario A Quiroz Juárez, Aidan Lambert, Narayan Bhusal, Chao Dong, Armando Pérez Leija y Amir Javaid, quienes fueron coordinados por Magaña y León.

Otras aplicaciones de este esfuerzo son: en microscopía, hacer imágenes de muestras químicas o biológicas con mayor rapidez y sin dañarlas. Y en comunicaciones, para encriptación cuántica, más veloz y segura.

Antes de este avance se requería hacer rebotar muchos más pulsos de luz láser sobre un objeto para poder identificarlo con precisión. Ese proceso tenía la dificultad adicional de que el blanco estudiado se volvía menos claro si el sensor que recibía los haces de láser rebotado también recibía otros haces, de luz natural. Para esto, el equipo multinacional creó un programa de inteligencia artificial que trabaja en unos sensores que, como si fueran una neurona artificial, distinguen el tipo de luz que han recibido, las separan por tipo de fuente —natural o láser— y así hacen más eficiente la captura de información.

El trabajo citado forma parte de un campo emergente llamado tecnología fotónica y fue publicado este martes en la revista científica Applied Physics Reviews, donde además fue considerado “artículo destacado” por su innovación y aplicación.

En el equipo participan investigadores y estudiantes de posgrado de China, Estados Unidos y México. El doctor Omar Magaña Loaiza, quien labora en el Grupo de Fotónica Cuántica de LSU, y Roberto León, en el Instituto de Ciencias Nucleares, de la UNAM. Ambos investigadores se conocieron mientras realizaban la maestría en Óptica, en el Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica (INAOE), en Puebla. Para esta colaboración, el equipo de León se concentró en la física teórica y Magaña hizo la aplicación tecnológica.

INTELIGENCIA ARTIFICIAL. “Lo que nosotros hacemos se llama fotónica, es como la electrónica pero en lugar de usar electricidad hacemos tecnología que usa luz”, explicó a Crónica telefónicamente Omar Magaña. “Con la tecnología cuántica uno puede codificar mucha información en un solo fotón; uno puede hacer critpografía para que ningún hacker pueda robar nuestra información, pero también uno puede hacer tecnologías, como la que ahora presentamos, para detectar desde objetos muy grandes que se mueven a grandes velocidades, hasta objetos muy pequeños que podrían dañarse o destruirse si uno les arroja muchos haces de luz. En síntesis, nosotros hacemos tecnología para el aprovechamiento altamente eficiente de la luz”, agregó.

La identificación de los diferentes tipos de fuentes de luz que nos rodea ha sido importante para desarrollar tecnologías fotónicas, como la detección y alcance de la luz (LiDAR, por sus siglas en inglés), el sensado remoto y la microscopía, explicó Roberto León.

“La tecnología LiDAR, que es como el radar, pero con el uso de láser en lugar de ondas de radio, es el posicionamiento de objetos. Puede ser aplicado para la detección de aviones, misiles o cohetes”, detalló.

Uno de los inconvenientes de esa tecnología es que cuando se envía el láser al objeto y se detecta esa luz a través de una cámara o un detector, también se capta otra luz: la ambiental, que es externa al objeto.

“Otro problema es saber distinguir la luz que le pegó al objetivo (luz dirigida) de la luz ambiental. La que está alrededor del objeto tiene una estadística diferente de número de fotones; la estadística fotónica es básicamente cómo llegan esas partículas de luz al detector. La forma en que lo hacen es distinta”.

El objetivo de los expertos era lograr una tecnología que pudiera hacer la diferenciación de manera muy rápida; ese proceso requiere un millón de mediciones, y un segundo hacerlas, pero para un avión o un misil es mucho tiempo, expuso el universitario.

“Nos percatamos que al utilizar redes neuronales de inteligencia artificial pasamos el proceso a 20 o 30 microsegundos, así que bajamos unos cuatro órdenes de magnitud. En tiempo, pasamos de un segundo a cien microsegundos con la tecnología cuántica, que es muy rápida con la ayuda de inteligencia artificial, y aquí ambas ramas se combinan”, dijo.

Con esta tecnología es posible hacer imágenes de muestras químicas o biológicas (de tejidos o de muestras moleculares), que si son iluminadas por mucho tiempo o con gran intensidad, pueden dañarse. “Con los algoritmos de inteligencia artificial podemos reducir la cantidad de tiempo que necesitamos medir para reproducir la imagen o las propiedades de alguna muestra, sin dañarla, sobre todo si está viva”, explicó.

En cuanto a su segunda aplicación, en comunicaciones, Roberto León Montiel expuso que es útil para la encriptación cuántica, para acelerar los mensajes clave que se envían. “Reduce el número de copias que se mandan, lo que además de rápido lo hace más seguro”, finalizó.

La Crónica de hoy

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