一种新的量子成像技术可以利用从不接触物体的光来成像。实验中选择猫作为成像对象的原因是为了暗示薛定谔猫的谜题,它在量子物理学中很有名。

来自量子光学和量子信息研究所(IQOQI)、维也纳量子科学和技术中心(VCQ)和维也纳大学的研究人员开发了一种新的量子成像技术,它具有一些与直觉相反的特征。第一次,可以在不用任何光照射要成像的物体的情况下获得图像。

一般来说,要获得一个物体的图像,必须用一束光线照射它,并用一个照相机来感测物体反射或透射的光。用什么样的光来照亮一个物体取决于人们想要获得的图像的性质。不幸的是,在许多实际情况下,我们知道哪种光最适合照亮物体,但是没有相机能感应到这种光。

最近发表在《自然》杂志上的一项实验首次打破了这一限制。物体,如猫的轮廓,被一种不易察觉的光照亮。此外,在相机上形成猫的图像的光线永远不会与真实物体相互作用。为了进行实验,科学家们使用了所谓的“纠缠”光子对。这些光子对,就像连在一起的双胞胎,是激光与非线性晶体相互作用时产生的。在实验中,激光指向两个独立的晶体,每个晶体产生一对双光子(包括一个红外光子和一个“姐妹”红色光子)。要成像的物体被放置在两个晶体之间。如果光子对在第一个晶体中产生,只有红外光子将通过成像物体。然后,该红外光子将继续穿过第二晶体,并与第二晶体中形成的红外光子完全结合。

原则上,用这种原始的方法,不可能找出哪种晶体形成了光子对。此外,红外光子不包含关于物体的信息。然而,由于使用了纠缠光子对,红色光子将包含关于物体的信息——尽管这些红色光子从未接触过物体。红色光子穿过两个晶体的路径被结合起来,形成一些具有不同明暗的图案,形成物体的精确图像。

令人惊讶的是,所有的红外光子(唯一照射在物体上的光)都被丢弃了。只有能够被感知到并且从未与物体相互作用过的红色光子才构成图像。实验中使用的照相机甚至无法感应到与物体相互作用的红外光子。事实上,市场上基本上没有非常低亮度的红外摄像机。研究人员相信,他们的新成像概念可以用于非常广泛的应用,甚至可以在重要的中红外波长范围内实现成像。在生物和医学成像领域,低亮度成像技术非常重要。

(原文转载自sciencedaily.com,原标题“量子物理创造了新的成像技术”,由蝌蚪王编辑。请注明转载来源。)