全息技術(shù)"或"量子躍遷"或完全改變成像技術(shù)
根據(jù)最新一期的"自然物理學(xué)"雜志，英國格拉斯哥大學(xué)的物理學(xué)家首次找到了一種利用量子糾纏光子將信息編碼成全息圖的方法。這種新的量子全息技術(shù)突破了傳統(tǒng)全息方法的局限性，將允許創(chuàng)造更高分辨率和更低噪音的圖像，有助于更好地揭示細(xì)胞細(xì)節(jié)，并在細(xì)胞層面進(jìn)一步了解生物學(xué)的功能。
全息被稱為打印在信用卡和護(hù)照上的安全圖像，但它也有許多其他實(shí)際應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、醫(yī)學(xué)成像等。經(jīng)典全息通過將激光束分割成兩條路徑來創(chuàng)建三維物體的二維渲染。一種激光直接投射在感光膜上，稱為參考光束，另一種激光投射到物體上，物體反射或傳輸，并攜帶物體的相關(guān)信息，即物體光束。經(jīng)過處理后，物體光束也投射到感光薄膜的同一區(qū)域。
全息圖是通過測(cè)量?jī)墒馐谙嘟惶幍南辔徊顏懋a(chǎn)生的。相位是物體光束和參考光束混合的干涉量，它是由光的"相干"屬性實(shí)現(xiàn)的。
格拉斯哥團(tuán)隊(duì)的新量子全息技術(shù)也使用雙向激光束，但與傳統(tǒng)全息方法不同的是，激光束永遠(yuǎn)不會(huì)重合。相反，這一過程利用了量子糾纏的獨(dú)特特性(愛因斯坦的"遠(yuǎn)距離幽靈"效應(yīng))，它可以收集構(gòu)建全息地圖所需的相干信息，即使光束永遠(yuǎn)分開也是如此。
研究人員首先通過一種特殊的非線性晶體發(fā)射藍(lán)色激光，這種晶體將光束分成兩個(gè)通道，從而產(chǎn)生糾纏光子。這些光子在運(yùn)動(dòng)方向和偏振方向上都糾纏在一起。
然后，兩個(gè)糾纏的光子流沿著不同的路徑發(fā)送。一束光子(相當(dāng)于經(jīng)典全息中的物體光束)通過測(cè)量穿過目標(biāo)物體的光子的減速來檢測(cè)目標(biāo)物體的厚度和偏振響應(yīng)。光的波形在穿過物體時(shí)有不同程度的移動(dòng)，從而改變了光的相位。
同時(shí)，另一個(gè)相當(dāng)于參考光束的糾纏光子流擊中了空間光調(diào)制器。空間光調(diào)制器是一種部分減慢光速通過它們的光學(xué)裝置。一旦光子通過調(diào)制器，相位就不同于目標(biāo)物體的糾纏光子流。
在標(biāo)準(zhǔn)全息中，這兩條路徑相互疊加，它們之間的相位干涉程度將被用來在相機(jī)上產(chǎn)生全息圖像。在研究團(tuán)隊(duì)的新量子全息技術(shù)中，最引人注目的是，當(dāng)光子通過各自的目標(biāo)時(shí)，光子將不再重疊。相反，由于光子糾纏在一起，每個(gè)光子所經(jīng)歷的相移在同一時(shí)間被共享。
干涉發(fā)生在遠(yuǎn)程端，用一個(gè)單獨(dú)的百萬像素?cái)?shù)碼相機(jī)測(cè)量糾纏光子位置之間的相關(guān)性，就可以得到全息圖。實(shí)驗(yàn)表明，相圖不僅可以從液晶顯示器上編程的字母"UofG"這樣的人造物體上重建，還可以從透明膠帶、硅油滴和顯微鏡幻燈片上的鳥類羽毛等真實(shí)物體中重建。
