Un método revolucionario revela imágenes ocultas en el ruido

La innovadora técnica de imágenes de inspiración cuántica sobresale en condiciones de poca luz y ofrece nuevas perspectivas en imágenes médicas y conservación de arte.

Investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, junto con colegas de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Oklahoma, han introducido un método de obtención de imágenes de fase de inspiración cuántica basado en mediciones de correlación de la intensidad de la luz que es resistente al ruido de fase. El nuevo método de obtención de imágenes puede funcionar incluso con una iluminación extremadamente tenue y puede resultar útil en aplicaciones emergentes como las imágenes interferométricas infrarrojas y de rayos X y la interferometría cuántica y de ondas de materia.

Revolucionando las técnicas de imagen

No importa si toma fotografías de un gato con su teléfono inteligente o toma imágenes de cultivos celulares con un microscopio avanzado, lo hace midiendo la intensidad (brillo) de la luz píxel por píxel. La luz se caracteriza, no sólo por su intensidad sino también por su fase. Curiosamente, los objetos transparentes pueden volverse visibles si se puede medir el retraso de fase de la luz que introducen.

La microscopía de contraste de fases, por la que Frits Zernike recibió el Premio Nobel en 1953, supuso una revolución en la obtención de imágenes biomédicas debido a la posibilidad de obtener imágenes de alta resolución de diversas muestras transparentes y ópticamente delgadas. El campo de investigación que surgió del descubrimiento de Zernike incluye técnicas de imagen modernas como la holografía digital y la imagen de fase cuantitativa.

“Permite la caracterización cuantitativa y sin etiquetas de especímenes vivos, como cultivos celulares, y puede encontrar aplicaciones en neurobiología o investigación del cáncer”, explica el Dr. Radek Lapkiewicz, jefe del Laboratorio de Imágenes Cuánticas de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.

Imágenes de fase resistentes al ruido con correlación de intensidad. Crédito: Facultad de Física, Universidad de Varsovia

Desafíos e innovaciones en imágenes de fase

Sin embargo, aún se puede mejorar. “Por ejemplo, la interferometría, un método de medición estándar para mediciones precisas del espesor en cualquier punto del objeto examinado, sólo funciona cuando el sistema es estable y no está sujeto a golpes ni perturbaciones. Es muy complicado realizar una prueba de este tipo, por ejemplo, en un coche en marcha o sobre una mesa vibratoria”, explica Jerzy Szuniewcz, estudiante de doctorado de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.

Investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, junto con colegas de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Oklahoma, decidieron abordar este problema y desarrollar un nuevo método de obtención de imágenes de fase que sea inmune a la inestabilidad de fase. Los resultados de su investigación han sido publicados en la prestigiosa revista DOI: 10.1126/sciadv.adh5396