ทีมวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากลักษณะควอนตัมแบบเดียวกับที่สร้างแมวอันเดดของชโรดิงเงอร์ในการทดลองทางความคิดอันโด่งดัง โดยถ่ายภาพรูรูปแมวบนกระดาษแข็งโดยไม่เก็บแสงที่สะท้อนจากคิตตี้สองมิติ กล้องตาบอดซึ่งประกอบด้วยเลเซอร์และคริสตัลสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ส่องสว่างโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ยากต่อการมองเห็นโดยใช้เทคนิคที่มีอยู่รายงานในวันที่ 28 สิงหาคมธรรมชาติ-
“เราตรวจไม่พบโฟตอนที่มาจากวัตถุ แต่ได้ภาพที่ชัดเจนอย่างน่าประหลาดใจ” กาเบรียลา เลมอส นักฟิสิกส์และผู้เขียนนำแห่งมหาวิทยาลัยเวียนนากล่าว
การทดลองนี้นับเป็นครั้งแรกที่มีการสร้างภาพโดยใช้แสงที่ไม่เคยมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุ เทคนิคการถ่ายภาพควอนตัมที่มีอยู่ เช่น การถ่ายภาพผี () ยังคงต้องการแสงจากวัตถุเพื่อทำให้ภาพสมบูรณ์
Lemos ยอมรับว่าฟิสิกส์ที่ขับเคลื่อนการทดลองใหม่ของทีมของเธอดูเหมือนจะขัดกับสัญชาตญาณ “มันก็ดูไม่สมเหตุสมผลสำหรับเราเท่าไหร่นัก และฉันก็ชอบสิ่งเหล่านี้ที่ท้าทายจินตนาการและสัญชาตญาณของเรา”
การทดลองบนโต๊ะของทีมเริ่มต้นด้วยลำแสงเลเซอร์สีเขียวที่สุ่มแบ่งออกเป็นสองลำแสงแยกกัน การแยกนี้ทำให้เกิดชะตากรรมที่เป็นไปได้สองประการสำหรับแต่ละโฟตอน เช่นเดียวกับแมวของชโรดิงเงอร์ทั้งตายและมีชีวิตในกล่องที่ยังไม่ได้เปิด โฟตอนแต่ละตัวจะติดตามทั้งสองเส้นทางที่เป็นไปได้ไปพร้อมๆ กัน ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการซ้อนทับกัน ตราบใดที่ไม่มีทางเดินใดเพิ่มข้อมูลให้กับโฟตอน โฟตอนแต่ละอันจะมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตคู่ความเป็นจริงทางเลือกของมัน เมื่อทั้งสองเส้นทางกลับมารวมกันอีกครั้ง ทำให้เกิดรูปแบบของแสงที่จดจำได้ ในกรณีนี้ รูปแบบนั้นก่อให้เกิดภาพเงาของแมว
โฟตอนที่อยู่ภายในครึ่งซ้ายของลำแสงแยกจะเข้าสู่ผลึกพิเศษที่จะเปลี่ยนโฟตอนสีเขียวที่เข้ามาแต่ละโฟตอนให้เป็นโฟตอนสองอัน สีเหลืองและสีแดง แผ่นสะท้อนแสงแบบพิเศษจะส่องโฟตอนสีแดงไปทางกระดาษแข็งที่มีรูรูปแมวขนาด 3 มิลลิเมตรตัดเข้าไป ขณะที่แสงบางส่วนส่องผ่านช่องเปิดได้สะอาดตา โฟตอนอื่นๆ ก็ชนเข้าไปในกระดาษแข็ง
การตั้งค่าจะจัดโฟตอนสีแดงที่เหลือและครึ่งขวาของลำแสงเลเซอร์สีเขียวให้เป็นคริสตัลอีกอันที่จะแปลงแสงสีเขียวเป็นแสงสีแดงและสีเหลือง ในกรณีที่โฟตอนสีแดงที่เข้ามาซึ่งถูกกระดาษแข็งกั้นไว้ควรอยู่ในคริสตัล โฟตอนสีเหลืองที่สร้างขึ้นใหม่จะปรากฏขึ้น โดยถูกสร้างขึ้นโดยไม่รู้ตัวพร้อมข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของรูแมว ในขณะนี้เองที่ข้อมูลกระโดดจากลำแสงสีแดงไปยังโฟตอนสีเหลืองที่สร้างขึ้นใหม่บางส่วน
ในที่สุด กระจกจะควบคุมลำแสงสีเหลืองด้านซ้ายและขวาเข้าหาเซ็นเซอร์ (โฟตอนสีแดงจะถูกโยนออกไป) ที่ด้านนอกของเซนเซอร์ซึ่งมีโฟตอนสีเหลืองจากคริสตัลตัวที่สองนำข้อมูลไป ลำแสงทั้งสองจะไม่โต้ตอบกัน อย่างไรก็ตาม ภายในโครงร่างของแมว โฟตอนจะรบกวนซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดรูปแบบแสงที่เด่นชัด แม้ว่าโฟตอนสีแดงจะมีปฏิสัมพันธ์กับแมว แต่เป็นแสงสีเหลืองที่วาดภาพ ซึ่งเป็นโฟตอนที่ไม่เคยเข้าใกล้แมวกระดาษแข็ง
Lemos กล่าวว่าคุณภาพของภาพทำให้เธอประหลาดใจ “ฉันคาดหวังถึงบางสิ่งที่น่ากลัว บางสิ่งเบลอไปหมด” เธอกล่าว “เราไม่จำเป็นต้องเปิดรับแสงนานด้วยซ้ำ มันใช้เวลาแค่วินาทีเดียว เมื่อเราเคลื่อนไปรอบๆ กระดาษแข็ง เราเห็นการเปลี่ยนแปลงในภาพทันที”
วิธีการนี้อาจเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการถ่ายภาพโครงสร้างเล็กๆ เช่น วงจรรวมและเซลล์ที่มีชีวิต Lemos แนะนำ กล้องควอนตัมสามารถใช้ความยาวคลื่นแสงหนึ่งเพื่อโต้ตอบกับวัตถุแล้วเปลี่ยนข้อมูลไปยังช่วงแสงที่สามารถวัดได้ง่ายกว่าเธอกล่าว
Seth Lloyd วิศวกรเครื่องกลของ MIT กล่าวว่าแม้ว่าการตั้งค่าจะดูมีแนวโน้มดี แต่เวลาจะบอกได้ว่ามีประสิทธิภาพเหนือกว่าเทคนิคการถ่ายภาพที่มีอยู่หรือไม่ ในตอนนี้ ลอยด์กล่าวว่า “งานนี้เจ๋งมาก ใช้กลศาสตร์ควอนตัมเพื่อทำสิ่งที่ฟังดูไม่น่าจะเป็นไปได้อย่างยิ่งหรือเป็นไปไม่ได้เลย มันทำให้วิทยาศาสตร์ดูสง่างาม”
หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้ได้รับการอัปเดตเมื่อวันที่ 2 กันยายน 2014 โดยการเปลี่ยนรูปภาพด้านบน รูปภาพในบทความตอนนี้คือ "ภาพเหมือนของแมว" ที่ถ่ายด้วยการตั้งค่าการทดลองที่อธิบายไว้ แทนที่จะเป็นภาพที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด
