Olhos entendem propriedades quânticas da luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/05/2013

Interfaces bioquânticas poderão usar sistemas biológicos para detectar a natureza quântica da luz, permitindo a criação de novos dispositivos ópticos mais simples.
[Imagem: Sim et al./PRL]

Bioquântica

Milhões de anos de evolução moldaram nossos olhos para que eles funcionassem como detectores ópticos de alta sensibilidade, superando qualquer dispositivo artificial.

O que não se sabia é que as células fotorreceptoras da retina detectam a diferença entre diferentes fontes de luz, algo que só pode ser mensurado pelas propriedades quânticas da luz.

Em termos técnicos, as fotocélulas biológicas interpretam as propriedades estatísticas da luz.

Segundo os pesquisadores do instituto AStar, de Cingapura, que fizeram a descoberta, isso abre o caminho para a criação de uma nova classe de dispositivos ópticos "bioquânticos".

Estas interfaces bioquânticas poderão usar sistemas biológicos para detectar a natureza quântica da luz, permitindo a criação de novos dispositivos ópticos mais simples.

Estatística da luz

A distribuição estatística dos fótons emitidos por uma fonte de luz depende da natureza dessa fonte de luz.

Fontes de luz quentes, como o filamento de uma lâmpada incandescente, geram fótons aos borbotões. Já os lasers criam fótons aleatoriamente - cada um é emitido independentemente do seguinte.

O que os pesquisadores descobriram é que as células fotorreceptoras da retina, conhecidas como bastonetes, detectam se o pulso de luz foi emitido por um laser ou por uma luz térmica.

E elas fazem isto com base apenas nas diferentes distribuições de fótons, ou seja, naquilo que os físicos chamam de estatística dos fótons.

As moléculas de rodopsina nos bastonetes absorvem os fótons, gerando uma corrente de íons.

Ao amplificar e medir essa corrente de íons, os pesquisadores perceberam que ela coincide perfeitamente com o número médio de fótons em cada pulso de luz - no caso de um laser, a corrente atinge um pico muito mais elevado do que quando a luz vem de uma lâmpada comum.

"A demonstração de que essas células podem avaliar a estatística dos fótons traz a esperança de acessarmos as propriedades quânticas da luz usando biodetectores," disse Leonid Krivitsky, membro da equipe.

Os dois tipos de emissores de fótons investigados neste experimento são exemplos de fontes de luz "clássicas".

"O próximo passo é investigar luz quântica, como pulsos com um número fixo de fótons," revelou Krivitsky.

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