«Примарне сяйво» заплутаного світла розкриває приховані об’єкти

Зображення привидів — це складний і неймовірно корисний набір методів, які вчені використовують для фотографування світлочутливих об’єктів із напрочуд високою роздільною здатністю. Використовуючи поєднання квантових і класичних явищ для отримання візуальної інформації лише з одного з пари заплутаних фотонів, метод може захоплювати зображення, де енергійні промені світла або випромінювання ризикують пошкодити цікавий матеріал.

Нове дослідження показало спосіб покращення зображення-привида, не додаючи значної вартості чи складності. Простіше кажучи, це означає, що ці методи зможуть захопити більше деталей з більшої кількості об’єктів. У квантовій заплутаності пари або групи неспостережуваних частинок відокремлюються після певної взаємодії. У цьому неспостережуваному стані їхні індивідуальні властивості являють собою туман ймовірностей, які ще належить визначити вимірюванням. Проте, незалежно від того, як склалася їхня доля, це остаточне вимірювання буде співвідноситися з вимірюваннями частинок, з якими вони зустрічалися в минулому.

У зображенні-привиді ці неспостережувані частинки є фотонами. Одного відправляють для взаємодії з об’єктом, перш ніж його зафіксує простий детектор. Другий фотон надсилається в іншу сторону для ретельного вивчення та детального вимірювання. Хоча він фактично нічого не бачив під час своєї подорожі, стан цього другого фотона може надати дивовижну кількість деталей про досвід його партнера.

«Ми посилаємо один із заплутаних фотонів до об’єкта, на який ми хочемо дивитися в темряві, і, дивлячись на фотон, який залишається з нами, ми можемо побачити властивості об’єкта в темряві», — каже квантовий фізик Беренійс. Сефтон з Університету Вітватерсранд, Йоганнесбург, Південна Африка.

Поки так розумно. Але те, що Сефтон і її колеги змогли зробити, це покращити цей підхід, змінивши спосіб взаємодії фотонів із середовищем на шляху до виявлення. Ці зміни впливають на розподіл ймовірностей кожної частинки, або на те, що називається її фазою, забезпечуючи новий рівень інформації, який можна використовувати для отримання додаткових висновків про розмір, форму та інші властивості об’єкта, з яким одна з них зіткнулася.

Видавивши ще кілька деталей на їх фазі, дослідники могли покращити роздільну здатність камери для зображення привидів. Що вражає в дослідженні, так це те, що це не суттєва зміна того, як створювали зображення-привиди раніше – скоріше, воно визнає, що деякі раніше приховані «побічні ефекти» зображення-привиди можуть бути корисними в цьому процесі.