Amerikaanse onderzoekers hebben het als eerste voor elkaar gekregen om kwantumverstrengelde beelden te produceren. Daarmee konden ze meer details waarnemen dan andere fotografische technieken. De bevindingen van het Joint Quantum Institute (JQI) met bijdragen van het National Institute of Standards and Technology en de University of Maryland staan in Science Express.
Verstrengeling is een spookachtig fenomeen waarbij de toestanden van elementaire deeltjes met elkaar verbonden zijn. Een mechanisme hiervoor is nog niet bekend, maar dat heeft wetenschappers niet tegengehouden er op allerlei manieren gebruik van te maken, bijvoorbeeld in de cryptografie. Het idee om er foto‘s mee op te peppen is ook al wat ouder, maar dat ging alleen uitermate moeizaam door fotonen als het ware een voor een te tellen.
De JQI-onderzoekers maakten het veel eenvoudiger door de zogenaamde four-wave mixing-techniek toe te passen. Ze stuurden onderling ’verbonden‘ laserstralen vanuit hetzelfde punt door een soort masker met daarin de afbeelding. Vervolgens ging het licht door een kamertje met rubidiumgas. De atomen daar nemen het licht op en zenden het versterkt weer uit. De energie die daar voor nodig is komt van een aparte pomplaser. Uit het kamertje komen niet één maar twee projectie, waarbij de ene 180 graden gedraaid is ten opzichte van de andere.
Het bijzondere is dat het beeldenpaar bijna precies hetzelfde zijn. Dat klinkt logisch en tamelijk triviaal, maar elke andere dubbele projectie is dat eigenlijk niet, tenzij zij met four-wave mixing of vergelijkbare kwantummechanische manier wordt gemaakt. Er treden namelijk altijd willekeurige fluctuaties op. Ook dat is een fundamenteel kwantummechanisch effect, en valt niet te vermijden. Daarom zijn er op elk tijdstip altijd wel minieme verschillen in een projectiepaar aan te wijzen. In een verstrengeld beeldenpaar is die ruis niet weg, maar wel bijna hetzelfde.
PhD pitches at the Benelux RF Conference
Learn about the latest trends and developments in high-end RF techniques. On 24 May, the Benelux RF Conference will take place in Nijmegen. New this year are the PhD pitches, in which young professionals present their research results. Make sure to reserve your seat in time and register now.
Door de kwantummechanische trukendoos open te trekken, kregen de Amerikanen informatie in handen die aan elke andere camera voorbijgaat. Een fototoestel legt immers alleen maar de kleur en de intensiteit vast van een lichtbundel. Een hologram neemt nog wat meer mee en houdt ook de fase bij. Maar met de dubbele ’kwantumprojectie‘ wisten de onderzoekers ook nog eens de meest fundamenteel denkbare ruis te kwantificeren. In een ingewikkelde procedure die wat weg heeft van de beelden over elkaar heen leggen en de ruis ervan af te trekken, wisten zij extra details te onthullen.
De onderzoekers combineren hun beeldtechniek met een ’langzame‘ laser om informatie te verwerken of op te slaan.