格拉斯哥大学 学分:格拉斯哥大学 一种新型的量子全息术，利用纠缠光子来克服传统全息术的局限性，可以改善医学成像，加速量子信息科学的发展
格拉斯哥大学的一组物理学家是世界上第一个找到用量子纠缠光子在全息图中编码信息的方法的人
今天发表在《自然物理学》杂志上的一篇论文概述了他们突破背后的过程
全息照相术作为打印在信用卡和护照上的安全图像，为许多人所熟知，但它还有许多其他实际应用，包括数据存储、医学成像和国防
经典全息术用分成两条路径的激光束创建三维物体的二维效果图
一束光束的路径，称为物光束，用照相机或特殊全息胶片收集的反射光照亮全息照片的主体
第二束光束的路径被称为参考光束，从反射镜直接反射到收集表面上，而不接触对象
全息照片是通过测量两束光相遇时的相位差而产生的
相位是主体光束和客体光束的波相互混合和干涉的量，这一过程是由光的一种称为“相干性”的特性实现的
" 格拉斯哥团队的新量子全息术过程也使用了一束分成两条路径的激光，但是，与经典全息术不同，光束永远不会重新结合
相反，这个过程利用了量子纠缠的独特性质——爱因斯坦称之为“远距离幽灵行为”的过程——来收集构造全息照片所需的参考信息，即使光束永远是分开的
他们的过程从实验室开始，用蓝色激光照射一种特殊的非线性晶体，将光束分成两部分，在这个过程中产生纠缠光子
纠缠光子是内在联系的——当一个代理作用于一个光子时，它的伙伴也会受到影响，不管它们相距多远
研究小组过程中的光子在行进方向和偏振方向上都纠缠在一起
然后，两股纠缠光子沿着不同的路径传送
一个光子流——相当于经典全息术中的物体光束——用于探测目标物体的厚度和偏振响应，方法是测量光子穿过物体时的减速
光线穿过物体时，其波形会发生不同程度的偏移，从而改变光线的相位
与此同时，它的纠缠伙伴击中了一个空间光调制器，相当于参考光束
空间光调制器是一种光学器件，它可以略微减慢通过它的光的速度
一旦光子通过调制器，与探测目标物体的纠缠伙伴相比，它们具有不同的相位
在标准全息照相术中，这两条路径会相互重叠，它们之间的相位干涉程度会用来在照相机上产生全息图
在该团队量子全息术的最引人注目的方面，光子在穿过各自的目标后永远不会相互重叠
相反，因为光子作为单个“非局域”粒子纠缠在一起，所以每个光子单独经历的相移同时被两者共享
学分:格拉斯哥大学 干涉现象远程发生，通过使用单独的百万像素数码相机测量纠缠光子位置之间的相关性来获得全息图
通过组合四个全息图，最终获得物体的高质量相位图像，这四个全息图是针对空间光调制器在两个光子之一上实现的四个不同的全局相移而测量的
在该团队的实验中，相位模式是从人工物体(如液晶显示器上编程的字母“UofG”)中重建的，也可以从真实物体(如透明胶带、显微镜载玻片上的硅油滴和鸟羽)中重建
医生
格拉斯哥大学物理和天文学院的雨果·迪芬是这篇论文的主要作者
医生
迪法恩说:“传统全息术在光的方向、颜色和偏振方面做得非常聪明，但它也有局限性，比如不受欢迎的光源的干扰，以及对机械不稳定性的高度敏感性
“我们开发的过程将我们从经典相干性的限制中解放出来，并将全息术引入量子领域
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
“其中一个应用可能是在医学成像领域，全息摄影已经被用于显微镜检查通常近乎透明的精细样品的细节
我们的过程允许创建更高分辨率、更低噪声的图像，这有助于揭示更精细的细胞细节，并帮助我们更多地了解生物在细胞水平上的功能
" 格拉斯哥大学的丹尼尔·法奇奥教授领导着这个取得突破的小组，并且是这篇论文的合著者
法西奥教授说:“真正令人兴奋的是，我们找到了一种将百万像素数码相机集成到检测系统中的方法
“近年来，光学量子物理学中的许多重大发现都是利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、价格便宜，但缺点是它们只能捕捉到非常有限的关于过程中纠缠光子状态的数据
捕捉我们在一幅图像中所能收集到的细节水平需要非常长的时间
“我们使用的电荷耦合器件传感器为我们提供了前所未有的分辨率——每个纠缠光子的每幅图像高达10，000像素
这意味着我们可以非常精确地测量它们的纠缠质量和光束中光子的数量
“未来的量子计算机和量子通信网络至少需要他们将使用的纠缠粒子的详细程度
它让我们离在这些快速发展的领域实现真正的变革又近了一步
这是一个非常令人兴奋的突破，我们渴望在这个成功的基础上再接再厉
" 该团队的论文题为“偏振纠缠使能量子全息术”，发表在《自然物理学》上
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