一项涉及纠缠光子的新技术刚刚取得了世界首创。 物理学家利用量子力学成功地在全息图中编码信息，克服了传统全息术的重大限制。
这可能会导致全息术的重大升级，从娱乐目的到更严肃的应用，如医学成像。
“经典全息术在光的方向、颜色和偏振方面做了非常聪明的事情，但它也有局限性，例如来自不需要的光源的干扰以及对机械不稳定性的强烈敏感性，”物理学家雨果·德菲安说苏格兰格拉斯哥大学的教授。
“我们开发的过程使我们摆脱了经典相干性的限制，并将全息术引入了量子领域。使用纠缠光子提供了创建更清晰、更丰富细节的全息图的新方法，这为该技术的实际应用开辟了新的可能性。 ”
全息图是许多人每天都会看到的东西。 简而言之，它们是通过操纵光产生三维图像的二维表示而制成的。
它们用于纸币、银行卡和护照上的安全目的，但它们的应用范围很广，从艺术和娱乐到导航，再到医学影像。
潜在用途也令人兴奋。 数据存储是一项仍在研究中的工作。 当这些问题得到解决后，全息存储器可能成为大容量数据存储领域的下一个重大事件。
为了以传统方式创建全息图，将激光束分成两束。 在光源处，两束光束是相干的； 也就是说，频率和阶段是相同的。 一束光束（称为物体光束）从要渲染的物体反射回来。 该反射光被引导至收集板。
另一束称为参考光束，直接射向收集板。 此时，两束光束混合并产生干涉图案。 两束光束之间的相位差可以创建全息图。
德菲安和他的团队使用类似的装置，使用分裂的激光束。 但他们没有将两束光束引导到单个收集板，而是尝试利用量子。 这是粒子对的现象- 在这种情况下，光子（光粒子） - 以这样一种方式相互联系，即使在很远的距离上，对一个光子执行的操作也会影响另一个光子。
纠缠光子可以通过成对的β发射高能激光来产生硼酸钡水晶板。 这将光子分裂成两个纠缠光子，每个光子的能量是原始光子的一半。 这就是团队所做的，从紫蓝色激光开始。
按照传统的全息术，一束光束被引导到一个物体，然后被百万像素数码相机收集。 然而，另一束纠缠光子被引导到空间光调制器，在光子通过时，空间光调制器会稍微减慢光子的速度，然后再由第二台相机收集。
与物光束相比，这种轻微的减速改变了光子的相位。 这意味着两个光束不需要重叠——全息图是通过测量两个相机中纠缠光子位置之间的相关性来创建的。 最后，组合四个全息图以获得高分辨率相位图像。
（格拉斯哥大学）
“近年来，光学量子物理领域的许多重大发现都是使用简单的单像素传感器取得的。它们的优点是体积小、速度快且价格实惠，但缺点是它们只能捕获非常有限的有关物体状态的数据。这个过程涉及纠缠光子，需要花费大量时间才能捕获我们可以在单个图像中收集到的细节水平。”物理学家 Daniele Faccio 解释道格拉斯哥大学的。
“我们使用的 CCD 传感器为我们提供了前所未有的分辨率 - 每个纠缠光子的每张图像高达 10,000 像素。这意味着我们可以测量它们纠缠的质量以及光束中光子的数量具有非凡的准确性。”
该团队利用新技术生成了格拉斯哥大学徽标的全息图，以及真实的三维物品，例如一条透明胶带和部分鸟羽毛。 另外，您在封面图片中看到的笑脸。
这证明了该技术在测量生物结构方面的潜在用途。 除其他潜在用途外，它甚至可以实现一种具有大视野的新型显微镜。
“其中一个应用可能是医学成像，其中全息术已经用于显微镜检查微妙样本的细节，这些样本通常接近透明，”德菲安说。
“我们的过程可以创建更高分辨率、更低噪声的图像，这有助于揭示细胞的更精细细节，并帮助我们更多地了解生物学在细胞水平上的功能。”
该研究发表于自然物理学。
