В общем, чтобы получить изображение объекта, нужно осветить его световым лучом и использовать камеру для восприятия света, который либо рассеивается, либо проходит через этот объект. Тип света, который используется для освещения объекта, зависит от свойств, которые нужно отобразить. К сожалению, во многих практических ситуациях идеальный тип света для освещения объекта — это тот, для которого не существует камер.Эксперимент, впервые опубликованный в журнале Nature на этой неделе, преодолевает это, казалось бы, самоочевидное ограничение.
Объект (например, контур кошки) освещается светом, который остается незамеченным. Более того, свет, который формирует изображение кошки на камере, никогда с ней не взаимодействует. Для реализации своего эксперимента ученые используют так называемые «запутанные» пары фотонов.
Эти пары фотонов, похожие на связанных близнецов, создаются, когда лазер взаимодействует с нелинейным кристаллом. В эксперименте лазер освещает два отдельных кристалла, создавая одну пару двойных фотонов (состоящую из одного инфракрасного фотона и «сестринского» красного фотона) в каждом кристалле.
Объект помещается между двумя кристаллами. Расположение таково, что если пара фотонов создается в первом кристалле, только инфракрасный фотон проходит через отображаемый объект. Затем его путь проходит через второй кристалл, где он полностью объединяется с любыми инфракрасными фотонами, которые будут там созданы.Благодаря этому важному шагу теперь, в принципе, нет возможности узнать, какой кристалл на самом деле создал пару фотонов.
Более того, в инфракрасном фотоне теперь нет информации об объекте. Однако из-за квантовых корреляций запутанных пар информация об объекте теперь содержится в красных фотонах, хотя они никогда не касались объекта.
Объединение обоих путей красных фотонов (от первого и второго кристалла) создает яркие и темные узоры, которые формируют точное изображение объекта.Поразительно, но все инфракрасные фотоны (единственный свет, который освещал объект) отбрасываются; изображение получается только при обнаружении красных фотонов, которые никогда не взаимодействовали с объектом. Камера, использованная в эксперименте, не видит даже инфракрасных фотонов, которые взаимодействовали с объектом.
Фактически, инфракрасные камеры для очень слабого освещения практически недоступны на коммерческом рынке. Исследователи уверены, что их новая концепция визуализации очень универсальна и может даже позволить получать изображения в важной средней инфракрасной области.
Он может найти применение там, где получение изображений при слабом освещении имеет решающее значение, в таких областях, как биологическая или медицинская визуализация.