(Desde la izquierda) Profesor Ngai Wong, Profesor Can Li, Profesor Zhiqin Chu y Zhiyuan Du Crédito de imagen: Universidad de Hong Kong
Al colaborar con científicos de China continental y Alemania, el equipo ha desarrollado con éxito una innovadora tecnología de detección cuántica utilizando un sensor de visión neuromórfico, diseñado para imitar el sistema de visión humano. Este sensor es capaz de codificar cambios en la intensidad de la fluorescencia en picos durante mediciones de resonancia magnética detectadas ópticamente (ODMR). La ventaja clave de este enfoque es que da como resultado volúmenes de datos altamente comprimidos y una latencia reducida, lo que hace que el sistema sea más eficiente que los métodos tradicionales. Este avance en la detección cuántica tiene potencial para diversas aplicaciones en campos como el seguimiento de procesos dinámicos en sistemas biológicos.
El trabajo de investigación ha sido publicado en la revista Ciencia avanzada titulado “Detección cuántica de diamante de campo amplio con sensores de visión neuromórficos”.
“Investigadores de todo el mundo han dedicado muchos esfuerzos a buscar formas de mejorar la precisión de las mediciones y la resolución espaciotemporal de los sensores de las cámaras. Pero aún queda un desafío fundamental: manejar la enorme cantidad de datos en forma de cuadros de imagen que deben transferirse desde los sensores de la cámara para su posterior procesamiento. Esta transferencia de datos puede limitar significativamente la resolución temporal, que normalmente no supera los 100 fps debido al uso de sensores de imagen basados en cuadros. Lo que hicimos fue tratar de superar el cuello de botella”, dijo Zhiyuan Du, primer autor del artículo y candidato a doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.
Du dijo que el enfoque de su profesor en la detección cuántica lo había inspirado a él y a otros miembros del equipo a abrir nuevos caminos en el área. También lo impulsa la pasión por integrar la detección y la informática.
“El último desarrollo proporciona nuevos conocimientos para la detección cuántica de campo amplio de alta precisión y baja latencia, con posibilidades de integración con dispositivos de memoria emergentes para realizar sensores cuánticos más inteligentes”, añadió.
El experimento del equipo con una cámara de eventos disponible en el mercado demostró una mejora de 13 veces en la resolución temporal, con una precisión comparable en la detección de frecuencias de resonancia ODMR con el enfoque basado en cuadros altamente especializado de última generación. La nueva tecnología se implementó con éxito para monitorear el calentamiento por láser modulado dinámicamente de nanopartículas de oro recubiertas sobre una superficie de diamante. “Sería difícil realizar la misma tarea utilizando los enfoques existentes”, afirmó Du.
A diferencia de los sensores tradicionales que registran los niveles de intensidad de la luz, los sensores de visión neuromórficos procesan el cambio de intensidad de la luz en “picos” similares a los sistemas de visión biológicos, lo que mejora la resolución temporal (≈μs) y el rango dinámico (>120 dB). Este enfoque es particularmente eficaz en escenarios donde los cambios de imagen son poco frecuentes, como el seguimiento de objetos y los vehículos autónomos, ya que elimina las señales de fondo estáticas redundantes.
“Prevemos que nuestra demostración exitosa del método propuesto revolucionará la detección cuántica de campo amplio, mejorando significativamente el rendimiento a un costo asequible”, afirmó el profesor Zhiqin Chu.
“Esto también acerca la realización del procesamiento de sensores cercanos con dispositivos electrónicos de sinapsis emergentes basados en memoria”, dijo el profesor Can Li.
“Debería explorarse más a fondo el potencial de esta tecnología para uso industrial, estudiando los cambios dinámicos en las corrientes de los materiales e identificando defectos en los microchips”, afirmó el profesor Ngai Wong.
Enlace al artículo: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202304355
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