物理学家首次使用量子跃迁将信息编码在全息图中：物理学家首次使用量子跃迁

原标题：物理学家首次使用量子跃迁将信息编码在全息图中

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涉及纠缠光子的一项新技术刚刚开创了世界第一。物理学家通过使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局限。
从娱乐目的到更严格的应用程序（例如医学成像），这可能会导致全息显着升级。
苏格兰格拉斯哥大学的物理学家HugoDefienne说：“经典全息术在光的方向，颜色和偏振方面做得非常聪明，但是它有局限性，例如来自不需要的光源的干扰以及对机械不稳定的强烈敏感性。 ”
“我们开发的过程使我们摆脱了经典相干的局限，将全息术带入了量子领域。使用纠缠光子提供了创建更清晰，更丰富的全息图的新方法，这为该技术的实际应用开辟了新的可能性。 ”
【物理学家首次使用量子跃迁将信息编码在全息图中】全息图是很多人每天都会看到的东西。简单来说，它们是通过操纵光以产生三维图像的二维表示而制成的。
它们被用于钞票，银行卡和护照上的安全目的，但是它们的应用范围很广，从艺术和娱乐到导航到医学成像。
潜在的用途也令人兴奋。数据存储仍在研究中。当纠结起来时，全息存储可能成为大容量数据存储中的下一件大事。
为了以传统方式创建全息图，将一束激光分成两部分。在源头，两个光束是相干的。也就是说，频率和相位是相同的。一束称为物体光束，从要渲染的物体上反射回来。该反射光被导向收集板。
另一个光束称为参考光束，直接指向收集板。此时，两个光束混合并产生干涉图样。两个光束之间的相位差是允许创建全息图的原因。
Defienne和他的团队使用类似的设置，并使用了分开的激光束。但是，他们没有将两个光束都指向一个收集板，而是尝试利用量子纠缠。这是一种现象，成对的粒子-在这种情况下为光子（光的粒子）-以这样的方式链接在一起：即使在很远的距离上，对一个粒子执行的操作也会影响另一个。
可以通过成对的β硼酸钡晶体板发出更高能量的激光来产生纠缠的光子。这将光子分成两个纠缠的光子，每个光子的能量是原始能量的一半。这就是团队从紫蓝色激光开始所做的工作。
按照传统的全息术，一束光束在被百万像素数码相机收集之前就对准了一个物体。但是，另一束纠缠的光子束被导向空间光调制器，该空间光调制器在通过第二个相机收集光子之前，会稍微减慢光子通过的速度。
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-通过测量两个相机中纠缠的光子位置之间的相关性来创建全息图。最后，将四个全息图组合在一起，以获得高分辨率的相位图像。

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（格拉斯哥大学）
“近年来，在光学量子物理学中有许多重大发现是使用简单的单像素传感器实现的。它们的优点是体积小，速度快且价格适中，但缺点是它们只能捕获非常有限的有关量子态的数据。纠缠的光子参与了这一过程。要捕获我们可以在单个图像中收集的细节水平将花费大量的时间， ”格拉斯哥大学的物理学家DanieleFaccio解释说。
“我们使用的CCD传感器为我们提供了前所未有的分辨率-每个纠缠光子的每个图像最多10,000像素。这意味着我们可以测量其纠缠的质量以及光束中光子的数量精确度很高。 ”
该团队使用他们的新技术生成了格拉斯哥大学徽标的全息图，以及真实的三维物体，例如一条透明胶带和一部分羽毛。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。它甚至可以实现具有大视野的新型显微镜以及其他潜在用途。
Defienne说：“这些应用之一可能是在医学成像中，全息术已经在显微镜中用于检查通常接近透明的精致样品的细节。 ”
“我们的过程允许创建更高分辨率，更低噪声的图像，这可以帮助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。 ”