ВЕСЕЛКА

Если в обычном мире мы можем сфотографировать только то, что видим, то новая методика квантовой фотографии значительно расширяет возможности человека. Команда физиков разработала новый способ съёмки объектов при помощи запутанных фотонов: учёные запечатлели очертания кота, но используемый свет даже не взаимодействовал с фотографируемым объектом.

Для проверки методики квантовой фотографии физики решили использовать свой любимый символ кота, относящего нас к коту Шрёдингера (иллюстрация Gabriela Barreto Lemos).

Наука: Основную роль в данном эксперименте играл феномен квантовой запутанности, который описывает пары частиц, состояние которых неразрывно связано друг с другом. Как бы далеко друг от друга ни находились запутанные частицы, состояние одной из них мгновенно поменяется, как только поменяется и состояние её партнёра.

Эту особенность физики и применили в своём эксперименте — один фотон взаимодействует с объектом фотографирования, в то время как другой летит в детектор. А поскольку последний вообще никак не взаимодействует с предметом съёмки, можно сказать, что на снимке запечатлено нечто не существующее в реальности.

«В обычной фотографии необходимо «поймать» фотоны, отражённые от объекта, который вы снимаете. Квантовая фотография позволяет этого не делать», — поясняет ведущий автор исследования Антон Цайлингер (Anton Zeilinger), физик из Австрийской академии наук в Вене.

По словам Цайлингера, преимущество данной методики в том, что запутанные фотоны не обязательно должны обладать одинаковым уровнем энергии. Это означает, что цвета фотографируемого и отображаемого объекта могут быть разными.

Так, учёные сразу описывают потенциальное применение новой методики. К примеру, низкоэнергетические фотоны можно посылать через биологические образцы, а их высокоэнергетические частицы-партнёры, находящиеся в состоянии квантовой запутанности, отобразят реальные очертания объекта в видимом диапазоне. Об этом физики рассказывают в своей статье, опубликованной в журнале Nature.

Цайлингер и его коллеги рассказывают, что их эксперимент основан на теоретической идее, впервые изложенной в 1991 году. Фотон имеет два возможных пути, по которым он может пройти к детектору. На каждом из этих путей должен быть расположен кристалл, который превращает частицу в пару запутанных фотонов, но только на одном из путей находится фотографируемый объект.

«В соответствии с законами квантовой физики, если наблюдатель не пытается определить, по какому из путей прошёл фотон, то частица идёт сразу по двум из возможных путей, и пара запутанных фотонов образуется на выходе из каждого кристалла», — рассказывает соавтор исследования Габриэла Баррето Лемос (Gabriela Barreto Lemos), также сотрудник Австрийской академии наук.