Лазерный мир

Когда-то голограммы были просто научным курьезом. Но благодаря быстрому развитию лазеров они постепенно переместились в центр внимания, появляясь на защитных изображениях кредитных карт и банкнот, в научно-фантастических фильмах — наиболее запоминающихся «Звездных войнах» — и даже «вживую» на сцене, когда давно умерший рэпер Тупак перевоплотился для фанатов на музыкальном фестивале Coachella в 2012 году.

Голография — это фотографический процесс записи света, рассеянного объектом, и его трехмерного представления. Это открытие, изобретенное в начале 1950-х годов венгерско-британским физиком Деннисом Габором, позже принесло ему Нобелевскую премию по физике в 1971 году.

Помимо банкнот, паспортов и неоднозначных рэперов, голография стала важным инструментом для других практических приложений, включая хранение данных, биологическую микроскопию, медицинскую визуализацию и медицинскую диагностику. В методе, называемом голографической микроскопией, ученые создают голограммы для расшифровки биологических механизмов в тканях и живых клетках. Например, этот метод обычно используется для анализа красных кровяных телец с целью выявления малярийных паразитов и выявления сперматозоидов для процессов ЭКО.

Но теперь мы открыли новый тип квантовой голографии, чтобы преодолеть ограничения традиционных голографических подходов. Это новаторское открытие может привести к улучшению медицинской визуализации и ускорить развитие квантовой информатики. Это научная область, охватывающая все технологии, основанные на квантовой физике , включая квантовые коммутации и квантовые коммуникации.

Классическая голография создает двумерную визуализацию трехмерных объектов с помощью луча лазерного света, разделенного на два пути. Путь одного луча, известного как объектный луч, освещает объект голографии отраженным светом, собираемым камерой или специальной голографической пленкой. Путь второго луча, известного как опорный луч, отражается от зеркала непосредственно на поверхность сбора, не касаясь объекта.

Голограмма создается путем измерения разницы в фазе света, где встречаются два луча. Фаза — это количество волн субъектного и объектного лучей, смешивающихся и интерферирующих друг с другом. Немного похоже на волны на поверхности бассейна, явление интерференции создает сложный волновой узор в пространстве, который содержит как области, где волны компенсируют друг друга (впадины), так и другие области, где они складываются (гребни).

Помехи обычно требуют, чтобы свет был «когерентным» — везде имел одинаковую частоту. Например, свет, излучаемый лазером, когерентен, и поэтому этот тип света используется в большинстве голографических систем.

Так что оптическая когерентность жизненно важна для любого голографического процесса. Но наше новое исследование позволяет обойти необходимость когерентности в голографии, используя так называемое « квантовое сцепление » между световыми частицами, называемыми фотонами .

Традиционная голография в основном основана на оптической когерентности, потому что, во-первых, свет должен мешать, чтобы создавать голограммы, а во-вторых, свет должен быть когерентным, чтобы мешать. Однако вторая часть не совсем верна, потому что есть определенные типы света, которые могут быть как некогерентными, так и создавать помехи. Так обстоит дело со светом, состоящим из запутанных фотонов, излучаемых квантовым источником в виде потока частиц, сгруппированных попарно — запутанных фотонов.

Источник: https://gazetadaily.ru/02/21/fiziki-sozdali-kvantovuyu-gologrammu/