通過記錄和重建包含單個光粒子的微弱光束，一項新技術打開了遠程物體全息成像的大門。來自渥太華大學、加拿大國家研究委員會(NRC)和倫敦帝國理工學院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的量子啟發(fā)技術來進行全息攝影，使用激光渲染三維圖像，就像在《星際迷航》和《星球大戰(zhàn)》中一樣。

實驗實驗裝置在渥太華理學院物理系兼職教授Benjamin Sussman博士的帶領下，研究人員在渥太華NRC極端光子學聯(lián)合中心合作，開發(fā)了一種開創(chuàng)性的量子全息技術。他們的目標是記錄和重建極其微弱的光束，這些光束僅由一種被稱為光子的光粒子組成。他們的研究成果有可能徹底改變3D場景重建，并在不同領域解鎖大量應用程序。

準確地重建三維場景一直是成像領域的目標。從自動駕駛汽車到增強現(xiàn)實的應用都依賴于這一領域的進步。

項目負責人Sussman說：“我們團隊引入的量子全息技術比傳統(tǒng)的全息技術有兩個顯著的優(yōu)勢。首先，它展示了對全息圖記錄過程中振動等機械不穩(wěn)定性的卓越恢復能力。由于易受振動影響，傳統(tǒng)的全息術需要較短的曝光時間，而這項新技術使研究人員能夠長時間記錄全息圖，確保極高的精度。其次，我們的新技術可以用來記錄自發(fā)光或遠程物體的全息圖?！边@開辟了許多可能性，為遠距離物體的3D成像和表征量子點和單個原子的單光子發(fā)射的空間形狀鋪平了道路。Sussman說：“研究小組的成就是通過量子成像的進步和尖端商業(yè)相機技術的可用性而實現(xiàn)的。通過利用先進的相機，每當它們檢測到單個光粒子時，就會提供精確的時間和位置標記，我們能夠解決記錄全息圖所需的相關性。這一突破突出了量子研究和技術發(fā)展之間的協(xié)同作用?！?/p>

傳統(tǒng)攝影主要捕捉場景強度，但全息攝影更進一步，結合了相位信息，即從場景不同部分收集的光之間的相對延遲。

振幅干涉是指兩個波的振幅(或能量)疊加成建設性或破壞性的現(xiàn)象，在全息攝影中起著至關重要的作用。然而，新開發(fā)的技術使用了一種不同類型的干擾。該論文的主要作者、前渥太華大學碩士學生紀堯姆·特卡達斯博士說：“我們的全息圖記錄了兩個光源強度之間的相關性，可以揭示單光子的量子干涉效應?！边@項研究有著深遠的影響，從增強現(xiàn)有的全息技術到在天文學、納米技術和量子計算等領域的全新應用，全息攝影的未來充滿光明。該項研究成果發(fā)表在《科學進展》雜志上。

審核編輯 黃宇