Inżynierowie z Brown University opracowali nowatorską metodę obrazowania trójwymiarowego, wykorzystującą zjawisko splątania kwantowego fotonów. Technika ta, znana jako Kwantowa Holografia Wielowarstwowa, pozwala na tworzenie wysokiej jakości obrazów 3D bez potrzeby stosowania tradycyjnych kamer podczerwieni.
Metoda polega na użyciu podczerwonego światła do oświetlania obiektów, podczas gdy entuzjastycznie splątane z nim fotony widzialne są wykorzystywane do rejestracji obrazu. Dzięki temu możliwe jest uchwycenie zarówno intensywności, jak i fazy światła, co jest kluczowe dla tworzenia holograficznych obrazów oddających głębię i kontury obiektów.
Tradycyjne techniki obrazowania, takie jak rentgenowskie czy fotograficzne, polegają na rejestrowaniu światła odbitego od obiektu. W przeciwieństwie do nich, kwantowa holografia wykorzystuje zjawisko splątania kwantowego, gdzie dwa fotony są ze sobą powiązane w taki sposób, że zmiana stanu jednego natychmiast wpływa na stan drugiego, niezależnie od odległości między nimi. W tej metodzie jeden foton jest używany do skanowania obiektu, podczas gdy drugi, entuzjastycznie z nim powiązany, tworzy obraz.
Wykorzystanie podczerwonego światła do oświetlania obiektów jest korzystne, ponieważ podczerwień może penetrować różne materiały, co jest przydatne w obrazowaniu biologicznym. Jednak tradycyjne kamery podczerwieni są kosztowne. Nowa technika pozwala na użycie standardowych, tańszych detektorów światła widzialnego, co czyni ją bardziej dostępną.
Jednym z wyzwań w holografii jest problem "owijania fazy", który występuje, gdy głębsze cechy obiektu są nieodróżnialne od płytszych, jeśli mieszczą się w tej samej części cyklu fali świetlnej. Aby temu zaradzić, zespół zastosował dwa zestawy entuzjastycznie splątanych fotonów o nieco różnych długościach fal. Dzięki temu udało się stworzyć dłuższą "syntetyczną" długość fali, co pozwoliło na dokładniejsze pomiary głębszych konturów obiektów.
Jako dowód koncepcji, zespół stworzył holograficzny obraz trójwymiarowy metalowej litery "B", co stanowi silny dowód na możliwość tworzenia wysokiej jakości obrazów 3D za pomocą splątania kwantowego. Badania te otwierają nowe możliwości w dziedzinie obrazowania, z potencjalnymi zastosowaniami w medycynie, naukach materiałowych i innych dziedzinach.