Светочувствительным датчикам обычных потребительских камер требуется порядка 100 тысяч фотонов на пиксель для того, чтобы произвести сигнал, достаточный для получения изображения. А группе исследователей из университета Глазго удалось создать устройство, своего рода камеру, которой для работы требуется всего один фотон света на один пиксель изображения. И сделано все это было при помощи законов и принципов «призрачной» квантовой механики.

Проверяя работу созданной квантовой камеры, исследователи из группы Optics Group получили изображение крыла насекомого, «потратив» на это в общей сложности 50 тысяч фотонов света. Используемая ими технология квантовой съемки (quantum ghost imaging) основана на явлении квантовой запутанности, которое Альберт Эйнштейн в свое время назвал «призрачным действием на расстоянии».

А заключается это явление в том, что

когда два фотона при помощи особого метода запутываются на квантовом уровне, любое воздействие, оказанное на любой из фотонов, изменяет не только состояние этого фотона, но и второго фотона, который может находиться на сколь угодно большом расстоянии от первого.

Система квантовой съемки, разработанная исследователями из Глазго совместно с учеными из Оттавы, Канада, работает, посылая свет ультрафиолетового лазера в объем кварцевого кристалла, имеющего нелинейные оптические свойства.

В недрах этого кристалла фотон ультрафиолетового света раскалывается на два фотона инфракрасного света, которые покидают кристалл по различным траекториям, находясь в состоянии квантовой запутанности.

Рис. 1.

Один из фотонов освещает снимаемый объект, а второй направляется прямо в датчик камеры. Информация о изображении объекта, получаемая первым фотоном в момент его поглощения материалом объекта, изменяет его состояние и состояние второго фотона прежде, чем второй фотон достигает датчика. Таким образом получается, что изображение создается в датчике камеры при помощи фотонов света, никогда не контактировавших напрямую со снимаемым объектом.

«Такие методы съемки могут оказать ученым неоценимую помощь при проведении исследований в условиях жестких ограничений по уровню освещенности» – рассказывает профессор Майлз Пэдджетт (Prof Miles Padgett), глава Optic Group университета Глазго, – "Это поможет нам отследить процессы и изучить свойства материалов, крайне чувствительных к свету,

которые при воздействии интенсивного света кардинально меняют свои свойства или полностью разрушаются".