“Призрачная” квантовая механика позволяет получать снимки объектов при минимальном уровне освещения

IT новости на Учитель программирования Ру
Светочувствительным датчикам обычных потребительских камер требуется порядка 100 тысяч фотонов на пиксель для того, чтобы произвести сигнал, достаточный для получения изображения. А группе исследователей из университета Глазго удалось создать устройство, своего рода камеру, которой для работы требуется всего один фотон света на один пиксель изображения. И сделано все это было при помощи законов и принципов “призрачной” квантовой механики.

Проверяя работу созданной квантовой камеры, исследователи из группы Optics Group получили изображение крыла насекомого, “потратив” на это в общей сложности 50 тысяч фотонов света. Используемая ими технология квантовой съемки (quantum ghost imaging) основана на явлении квантовой запутанности, которое Альберт Эйнштейн в свое время назвал “призрачным действием на расстоянии”. А заключается это явление в том, что когда два фотона при помощи особого метода запутываются на квантовом уровне, любое воздействие, оказанное на любой из фотонов, изменяет не только состояние этого фотона, но и второго фотона, который может находиться на сколь угодно большом расстоянии от первого.

Система квантовой съемки, разработанная исследователями из Глазго совместно с учеными из Оттавы, Канада, работает, посылая свет ультрафиолетового лазера в объем кварцевого кристалла, имеющего нелинейные оптические свойства. В недрах этого кристалла фотон ультрафиолетового света раскалывается на два фотона инфракрасного света, которые покидают кристалл по различным траекториям, находясь в состоянии квантовой запутанности.

Один из фотонов освещает снимаемый объект, а второй направляется прямо в датчик камеры. Информация о изображении объекта, получаемая первым фотоном в момент его поглощения материалом объекта, изменяет его состояние и состояние второго фотона прежде, чем второй фотон достигает датчика. Таким образом получается, что изображение создается в датчике камеры при помощи фотонов света, никогда не контактировавших напрямую со снимаемым объектом.

“Такие методы съемки могут оказать ученым неоценимую помощь при проведении исследований в условиях жестких ограничений по уровню освещенности” – рассказывает профессор Майлз Пэдджетт (Prof Miles Padgett), глава Optic Group университета Глазго, – “Это поможет нам отследить процессы и изучить свойства материалов, крайне чувствительных к свету, которые при воздействии интенсивного света кардинально меняют свои свойства или полностью разрушаются”.

Источник


Поделиться ссылочкой: