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科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞
加拿大渥太華大學(xué)、國家研究委員會(huì)（NRC）和英國帝國理工學(xué)院研究人員，在量子技術(shù)的啟發(fā)下，開發(fā)出一種新型全息攝影技術(shù)，用激光來構(gòu)建三維（3D）圖像，就像在《星際迷航》和《星球大戰(zhàn)》中出現(xiàn)的一樣。這項(xiàng)研究有望徹底改變3D場景重建，在自動(dòng)駕駛、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、納米技術(shù)和量子計(jì)算等前沿技術(shù)領(lǐng)域大顯身手。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。
實(shí)驗(yàn)示意圖。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
精確重建3D場景一直是成像領(lǐng)域的目標(biāo)，從自動(dòng)駕駛汽車到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用都依賴于這一領(lǐng)域的進(jìn)步。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種開創(chuàng)性的量子全息技術(shù)，他們的目標(biāo)是記錄和重建僅由一個(gè)光子組成的極其微弱的光束。
相比傳統(tǒng)全息方法，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的量子啟發(fā)全息技術(shù)具有兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：首先，傳統(tǒng)全息圖易受振動(dòng)影響所以曝光時(shí)間較短，但新技術(shù)使研究人員能長時(shí)間記錄全息圖，確保精度；其次，新技術(shù)可用于記錄自發(fā)光或遠(yuǎn)距離物體的全息圖，為遠(yuǎn)距離物體的3D成像鋪平了道路。
最新研究基于量子成像技術(shù)的進(jìn)步和尖端商業(yè)相機(jī)的出現(xiàn)。先進(jìn)的相機(jī)使他們能隨時(shí)檢測到單個(gè)光子，并獲得其精確的時(shí)間和位置，解決了記錄全息圖所需的相關(guān)性，最新研究也突出了量子技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的協(xié)同作用。
振幅干涉是兩個(gè)波的振幅（或能量）可以相互增強(qiáng)或相互抵消的現(xiàn)象，在全息術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。但新技術(shù)使用了不同類型的干涉，研究團(tuán)隊(duì)指出，新全息圖記錄了兩種光源強(qiáng)度之間的相關(guān)性，這些相關(guān)性甚至可以揭示單個(gè)光子的量子干涉效應(yīng)，因此有望應(yīng)用于量子計(jì)算等領(lǐng)域。
總編輯圈點(diǎn)：
全息技術(shù)，利用干涉和衍射原理來記錄并再現(xiàn)物體或場景的三維圖像，再現(xiàn)物體發(fā)出的光的全部信息。我們常在描繪未來的科幻電影中看到此類技術(shù)，三維物體的所有細(xì)節(jié)精確展現(xiàn)在眼前，毫發(fā)畢現(xiàn)。新的量子全息技術(shù)，照樣圍繞光做文章。用激光構(gòu)建三維圖像，不僅精度高，且能用于記錄更遙遠(yuǎn)物體的信息?？蒲腥藛T表示，這一研究的成功得益于更先進(jìn)相機(jī)的出現(xiàn)。當(dāng)量子技術(shù)和其他技術(shù)巧妙結(jié)合，便產(chǎn)生了更具顛覆效果的應(yīng)用。
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