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全息“量子飛躍”或徹底改變成像技術
http://www.CRNTT.tw   2021-02-13 16:04:28
  中評社北京2月13日電/據科技日報報道,據最新一期《自然·物理學》報道,英國格拉斯哥大學的物理學家首次找到使用量子糾纏光子來將信息編碼為全息圖的方法。這一突破了傳統全息方法局限性的新型量子全息術,將允許創建更高分辨率、更低噪聲的圖像,幫助揭示更好的細胞細節,進一步了解生物學在細胞水平上的功能。

  全息術作為打印在信用卡和護照上的安全圖像而為人所知,但其還有許多其他實際應用,包括數據存儲、醫學成像等。經典全息術通過將激光束分成兩條路徑來創建三維物體的二維渲染。一束激光直接投射在感光底片上,稱為參考光束;另一束激光投射在物體上,經物體反射或者透射,就攜帶有物體的有關信息,稱為物光束。物光束經過處理也投射在感光底片的同一區域上。

  全息圖是通過測量兩束光在相交處的相位差來創建的。相位是物光束和參考光束的波混合併相互干擾的量,這一過程由光的“相幹”屬性實現。

  格拉斯哥團隊的新量子全息術同樣使用了分成兩路的激光束,但與經典全息術不同的是,激光束永遠不會重合。取而代之的是,該過程利用了量子糾纏的獨特特性(愛因斯坦的“遠距離幽靈”效應),即使光束被永遠分開,它也可以收集構造全息圖所需的相幹信息。

  研究人員首先通過特殊的非線性晶體發出藍色激光,該晶體將光束分成兩路,在此過程中產生糾纏的光子。這些光子在行進方向和偏振方向上都糾纏在一起。

  然後,兩條糾纏的光子流沿著不同的路徑發送。一束光子流(相當於經典全息術中的物光束)用於通過測量光子通過時的減速來探測目標物體的厚度和偏振響應。光的波形在穿過物體時會發生不同程度的偏移,從而改變了光的相位。

  同時,相當於參考光束的另一束糾纏光子流撞擊一個空間光調制器。空間光調制器是一種可部分減慢通過它們的光速的光學設備。一旦光子通過了調制器,與探測目標物體的糾纏光子流相比,其相位就有了不同。
 


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