Att identifiera ljuskällor spelar en viktig roll i utvecklingen av många fotoniska teknologier, såsom lidar, fjärranalys, och mikroskopi. Traditionellt, identifiera ljuskällor så olika som solljus, laserstrålning, eller molekylfluorescens har krävt miljontals mätningar, särskilt i miljöer med svagt ljus, vilket begränsar det realistiska genomförandet av kvantfotonisk teknik.

I Tillämpad fysik recensioner , forskare visade en smart kvantteknik som möjliggör en dramatisk minskning av antalet mätningar som krävs för att identifiera ljuskällor.

"Vi tränade en artificiell neuron med de statistiska fluktuationer som kännetecknar koherent och termiskt ljus, "sa Omar Magana-Loaiza, författare till tidningen.

Efter att forskare tränat den artificiella neuronen med ljuskällor, neuronen kunde identifiera underliggande egenskaper associerade med specifika typer av ljus.

"En enda neuron räcker för att dramatiskt minska antalet mätningar som behövs för att identifiera en ljuskälla från miljoner till mindre än hundra, " sa Chenglong You, en forskarkollega och medförfattare på uppsatsen.

Med färre mått, forskare kan identifiera ljuskällor mycket snabbare, och i vissa tillämpningar, såsom mikroskopi, de kan begränsa ljusskador eftersom de inte behöver belysa provet lika många gånger när de gör mätningar.

"Om du gjorde ett avbildningsexperiment med känsliga fluorescerande molekylära komplex, till exempel, du kan minska tiden som provet utsätts för ljus och minimera eventuella fotoskador, " sa Roberto de J. León-Montiel, en annan medförfattare.

Kryptografi är en annan applikation där dessa fynd kan visa sig vara värdefulla. Vanligtvis för att generera en nyckel för att kryptera ett e -postmeddelande eller meddelande, forskare behöver göra miljontals mätningar. "Vi skulle kunna påskynda genereringen av kvantnycklar för kryptering med en liknande neuron, " sa Magana-Loaiza.

Eftersom laserljus spelar en viktig roll vid fjärranalys, detta arbete kan också möjliggöra utveckling av en ny familj av smarta lidar-system med förmågan att identifiera uppfångad eller modifierad information som reflekteras från ett fjärrobjekt. Lidar är en fjärravkänningsmetod som mäter avståndet till ett mål genom att belysa målet med laserljus och mäta det reflekterade ljuset med en sensor.

"Sannolikheten att störa ett smart kvantlidarsystem kommer att minska dramatiskt med vår teknik, " sa han. Dessutom möjligheten att särskilja lidarfotoner från omgivningsljus som solljus kommer att ha viktiga konsekvenser för fjärranalys vid låga ljusnivåer.