Tím fyzikov z Glasgowskej univerzity ako prvý na svete využil kvantové previazanie fotónov na zakódovanie informácie do hologramu. Nový druh kvantovej holografie prekonáva niektoré nedostatky konvenčnej holografie a môže viesť k pokročilému zobrazovaniu napríklad v medicíne či urýchliť vývoj kvantovej informatiky, informuje University of Glasgow.

Kvantová holografia, využitie podivností kvantovej mechaniky

Holografia je známa najmä svojim praktickým využitím na cestovných pasoch či kreditných kartách, ale veľkú úlohu hrá aj v medicíne alebo skladovaní dát. Klasická holografia vytvára dvojrozmerné stvárnenie trojrozmerných objektov pomocou laserového lúču rozštiepeného do dvoch ciest.

Jeden z týchto lúčov je objektový a jeho svetlo dopadá priamo na predmet holografie, kým druhý je referenčný a jeho svetlo je odrazené zrkadlom priamo na zbernú plochu bez toho, aby sa daného predmetu dotklo.

University of Glasgow

Následne je vyhotovený holograf pomocou zmerania fáz svetla na mieste, kde sa lúče opäť stretnú. Fáza opisuje množstvo, v akom sa vlny lúčov a predmetu navzájom miešajú a aká je miera ich interferencie. Experiment tímu fyzikov z Glasgowskej univerzity takisto využíva laserový lúč rozštiepený do dvoch, avšak lúče sa v tomto prípade nikdy znovu nestretnú, píše ScienceAlert.

Ich experiment miesto toho využil unikátne vlastnosti kvantového previazania častíc, vďaka čomu získali potrebné informácie pre zhotovenie holografu napriek tomu, že oba lúče ostali rozštiepené. Lúč modrého laseru rozštiepili pomocou špeciálneho kryštálu, pričom boli vytvorené kvantovo previazané fotóny nielen v smere svojej cesty, ale previazané tiež svojou polarizáciou.

University of Glasgow

Jeden z prúdov, podobne ako v klasickej holografii, mieril na objekt a následne ho zaznamenala digitálna kamera. Druhý lúč však prechádzal cez priestorový modulátor svetla, ktorý fotóny spomalil a zmenil ich fázu v porovnaní s druhým lúčom.

Lúče sa však znovu nestretnú, pretože fenomén interferencie nastáva na diaľku a hologram je získaní meraním vzájomných vzťahov medzi pozíciami kvantovo previazaných fotónov pomocou digitálnych kamier. Nakoniec sú štyri hologramy skombinované pre vytvorenie fázového obrazu vo vysokom rozlíšení.

Pokrok nielen pre holografiu samotnú

Tím fyzikov vytvoril hologramy niekoľkých objektov a okrem písmen UofG (University of Glasgow) na LCD displeji experiment zopakovali aj s priehľadnou páskou, kvapôčkami silikónového oleja či vtáčím pierkom. Dr. Hugo Defienne, vedúci štúdie, sa vyjadril, že vyvinuli proces oslobodzujúci od limitácií klasickej holografie a posúva celý odbor do kvantového sveta. Pomocou kvantovo previazaných fotónov je podľa neho možné získať oveľa detailnejšie a ostrejšie hologramy, čo otvára cestu mnohým praktickým aplikáciám.

Do kvantového sveta sa v dnešnej dobe presúva veľké množstvo odborov, jedným z najznámejších je bezmála výpočtová technika. IBM sa napríklad snaží o skonštruovanie kvantového počítača schopného riešiť niektoré zložité úlohy do niekoľkých hodín, namiesto zdĺhavých mesiacov. Kvantová holografia môže nájsť svoje využitie napríklad v medicíne, kde poskytne oveľa čistejšie hologramy a pomôže lepšie pochopiť funkciu biológia na bunkovej úrovni.

IBM

Pre fyzikov ide o obrovský krok vpred, pretože veľké množstvo optických objavov v kvantovej fyzike využívalo len jednoduché, jedno-pixelové senzory. Množstvo zaznamenaných dát je v takom prípade prudko limitované, preto vedci z Glasgowskej univerzity využili senzory schopné rozlíšenia až do 10 000 pixelov. Metódu je pre praktické využitie nutné ešte ďalej vyvíjať, avšak napriek tomu má už dnes veľký potenciál.