Nature Physics: вчені заявили про прорив у квантовій голографії

Фізики Університету Глазго заявили про прорив в області квантової голографії, яка дозволяє створювати чіткі та деталізовані зображення, прибираючи перешкоди від небажаних джерел світла та інших зовнішніх впливів. В основі методу лежить квантова заплутаність поляризаций фотонів, коли властивості частинок виявляються взаємозалежні, незважаючи на те що розмежовує їх відстань.

Стаття вчених опублікована в журналі Nature Physics.

У звичайній голографії зображення предмета найчастіше створюється за допомогою лазерного променя, який поділяється на два променя, званих об’єктних і опорним. Об’єктний промінь розширюється і висвітлює предмет, відбиваючись і потрапляючи потім на фотографічну пластинку. Опорний промінь не стосується предмета, відбивається від дзеркала і також падає на пластинку, взаємодіючи з променем, відбитим від предмета, і створюючи інтерференційну картину. Під час експонування джерела світла, об’єкт і платівка повинні залишатися нерухомими відносно один одного, інакше голограма буде зіпсована.

Для живих об’єктів і нестабільних матеріалів голографія можлива тільки при використанні інтенсивного і короткого імпульсу світла, що становить небезпеку і проводиться майже завжди в лабораторіях зі спеціальним обладнанням.

У новому методі квантової голографії також використовуються два променя, але вони ніколи не взаємодіють один з одним. Луч блакитного лазера проходить через кристал, що розділяє його на два пучка заплутаних фотонів. Коли щось змінює властивості (напрямок руху і поляризація) фотона в одному пучку, це впливає і на властивості заплутаного з ним фотона в іншому. Як і в класичній голографії, один промінь використовується для освітлення об’єкта, при цьому змінюються фази світлових хвиль в пучку.

Другий промінь потрапляє в просторовий модулятор світла, який частково уповільнює швидкість проходять через нього фотонів. В результаті світлові хвилі набувають іншу фазу щодо своїх поплутаних партнерів. Голограма виходить шляхом вимірювання кореляції між позиціями заплутаних фотонів з використанням окремих мегапіксельних цифрових камер. Високоякісне зображення об’єкта виходить шляхом об’єднання чотирьох голограм, отриманих для чотирьох різних фазових зрушень, що накладаються модулятором.

В експерименті фазовий зображення було отримано для декількох об’єктів: букв UofG на рідкокристалічному дисплеї, пташиного пера і краплі олії на предметному склі мікроскопа. Вчені відзначають, що квантова голографія позбавлена недоліків класичної голографії, що дозволяє створювати деталізовані зображення, корисні для медичних цілей, наприклад, візуалізації функцій окремих клітин.

Ми вже писали, що вчені розкрили таємницю невідомого космічного об’єкта за допомогою платформи розподілених обчислень Einstein@Home.