Her kamera, daha önce fotoğrafın konusundan yansıyan ışık parçacıklarını algılar. Ancak yeni bir kuantum kamera, bu klasik fotoğrafçılık yöntemini atlıyor. Çinli araştırmacılar dahiyane bir deneyle, algılanan fotonların kendisi nesneyle temasa geçmeden bir nesnenin görüntüsünü almayı başardılar. Bu süreç ne kadar inanılmaz ve mantığa aykırı görünse de, gelecekte, örneğin hassas hücresel yapıların ışık çarptığında değiştiği malzeme araştırmaları veya biyoloji gibi, ışığa aşırı derecede duyarlı numuneleri incelemek için kullanılabilir.
Rochester Üniversitesi’nden Leonard Mandel liderliğindeki fizikçiler, 1990’ların başında bu tür kuantum kameralar için ilk teorik temelleri attı. 2014 yılında Nobel Fizik Ödülü sahibi Anton Zeilinger liderliğindeki çalışma grubu bir deneyi başarıyla takip etti. Bunu yapmak için, kuantum kameraları dolaşık foton çiftleri kullandı. Eşleştirilmiş fotonlardan yalnızca biri olan örnek foton bir nesneye çarparak onun özelliklerini değiştirmiştir. Bu değişiklikler, kuantum mekanik eşleşme yoluyla, kendisi nesneyle asla temas etmeyen ikinci fotona, sinyal fotonuna doğrudan iletildi. Ancak, bu sinyal fotonları ölçülerek nesnenin bir görüntüsü oluşturulabilir.
Yeni geliştirilen kuantum kamera bileşenleri
Nanjing Üniversitesi’ndeki (NJU) Xiao-song Ma ve meslektaşları, kuantum kameralarıyla bir adım daha ileri gittiler. Sondadan gelen fotonların bile artık nesneyle temas etmek zorunda kalmamasını sağlamayı başardılar. Yeni “etkileşimsiz” kuantum kameralarının ana avantajı budur. Bu adım, aynalar, interferometreler ve bir lityum niyobat kristalinden oluşan karmaşık bir yapıyla mümkün olmuştur. Bu kristalin içinden 532 nanometre dalga boyuna sahip yeşil bir lazer ışını gönderdiler. Bu tek fotonlardan kristalde 810 ve 1550 nanometre dalga boyuna sahip foton çiftleri oluşturuldu.
Deneydeki aynaların akıllıca düzenlenmesi sayesinde, yeşil lazer ışını kristalde ileri geri parlarken foton çiftleri üretildi. Şimdi, bir foton çiftinin örnek fotonunun, üniversitenin kısaltması olan “NJU” olan nesneye çarpması için çok küçük bir şans vardı. Bu olasılık tek başına gerçek nesne hakkındaki bilgileri diğer örnek fotonlara aktarmak için yeterlidir. Nesnenin kendileri ile temasa geçmediler. Nesne hakkında daha fazla bilgi edinmek için araştırmacılar fotonlar arasındaki girişim etkilerini kullandılar. Bazı örnek fotonların NJU sembolünün şeffaf veya opak bir alanına çarpmasına bağlı olarak, yıkıcı veya yapıcı girişim meydana geldi. Bu etki, oldukça hassas bir detektörle sayılabilen foton sayısına yansıdı. Bu ölçümden, NJU baş harflerinin görüntüsünü yeniden oluşturmak mümkün oldu.
Ne algılanan sinyal fotonları ne de araştırma fotonlarının çoğu nesnenin kendisiyle temas kurmadı. Bu tür “etkileşimsiz” kuantum kameralar hala temel araştırmaların bir parçasıdır. Bununla birlikte, gelecekte ışığa aşırı duyarlı nesnelerin yakından incelenmesi için kullanılma potansiyeline sahiptirler.
(jle)
Haberin Sonu
Rochester Üniversitesi’nden Leonard Mandel liderliğindeki fizikçiler, 1990’ların başında bu tür kuantum kameralar için ilk teorik temelleri attı. 2014 yılında Nobel Fizik Ödülü sahibi Anton Zeilinger liderliğindeki çalışma grubu bir deneyi başarıyla takip etti. Bunu yapmak için, kuantum kameraları dolaşık foton çiftleri kullandı. Eşleştirilmiş fotonlardan yalnızca biri olan örnek foton bir nesneye çarparak onun özelliklerini değiştirmiştir. Bu değişiklikler, kuantum mekanik eşleşme yoluyla, kendisi nesneyle asla temas etmeyen ikinci fotona, sinyal fotonuna doğrudan iletildi. Ancak, bu sinyal fotonları ölçülerek nesnenin bir görüntüsü oluşturulabilir.
Yeni geliştirilen kuantum kamera bileşenleri
Nanjing Üniversitesi’ndeki (NJU) Xiao-song Ma ve meslektaşları, kuantum kameralarıyla bir adım daha ileri gittiler. Sondadan gelen fotonların bile artık nesneyle temas etmek zorunda kalmamasını sağlamayı başardılar. Yeni “etkileşimsiz” kuantum kameralarının ana avantajı budur. Bu adım, aynalar, interferometreler ve bir lityum niyobat kristalinden oluşan karmaşık bir yapıyla mümkün olmuştur. Bu kristalin içinden 532 nanometre dalga boyuna sahip yeşil bir lazer ışını gönderdiler. Bu tek fotonlardan kristalde 810 ve 1550 nanometre dalga boyuna sahip foton çiftleri oluşturuldu.
Deneydeki aynaların akıllıca düzenlenmesi sayesinde, yeşil lazer ışını kristalde ileri geri parlarken foton çiftleri üretildi. Şimdi, bir foton çiftinin örnek fotonunun, üniversitenin kısaltması olan “NJU” olan nesneye çarpması için çok küçük bir şans vardı. Bu olasılık tek başına gerçek nesne hakkındaki bilgileri diğer örnek fotonlara aktarmak için yeterlidir. Nesnenin kendileri ile temasa geçmediler. Nesne hakkında daha fazla bilgi edinmek için araştırmacılar fotonlar arasındaki girişim etkilerini kullandılar. Bazı örnek fotonların NJU sembolünün şeffaf veya opak bir alanına çarpmasına bağlı olarak, yıkıcı veya yapıcı girişim meydana geldi. Bu etki, oldukça hassas bir detektörle sayılabilen foton sayısına yansıdı. Bu ölçümden, NJU baş harflerinin görüntüsünü yeniden oluşturmak mümkün oldu.
Ne algılanan sinyal fotonları ne de araştırma fotonlarının çoğu nesnenin kendisiyle temas kurmadı. Bu tür “etkileşimsiz” kuantum kameralar hala temel araştırmaların bir parçasıdır. Bununla birlikte, gelecekte ışığa aşırı duyarlı nesnelerin yakından incelenmesi için kullanılma potansiyeline sahiptirler.
(jle)
Haberin Sonu