Фізики заявили про прорив в 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 поляризації фотонів, коли властивості частинок виявляються взаємозалежними, незважаючи на те що розмежовує їх відстань. Стаття вчених опублікована в журналі Nature Physics. Коротко тлумаченнями щодо проривного дослідження розповідається в прес-релізі на Phys.org.

У звичайній голографії зображення предмета найчастіше створюється за допомогою лазерного променя, який поділяється на два променя: об’єктного і опорного. 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 знижує швидкість фотонів що проходять через нього. В результаті світлові хвилі набувають іншої фази 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 фазове 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.