[the_ad_placement id="scine_before_content"]

استخدام التشابك الكمومي في التصوير الهولوغرافي!

باستخدام خاصية كمومية تغلب الباحثون على بعض قيود الصور الهولوغرامية التقليدية. استُخدم النهج الجديد، المفصل في دورية Nature Physics، التشابك الكمي Quantum Entanglement، مما سمح لفوتونين بأن يصبحا جسيمًا غير موضعي. سلسلة من أزواج الفوتونات المتشابكة هي المفتاح لإنتاج صور الهولوغرام ثلاثية الأبعاد جديدة ومحسنة.

تعمل صور الهولوغرام الكلاسيكية باستخدام شعاع ضوء واحد مقسم إلى قسمين. يُرسَل شعاع واحد نحو الجسم الذي تعيد إنشاءه وينعكس على كاميرا خاصة، ويُرسَل الشعاع الثاني مباشرةً إلى الكاميرا. من خلال قياس الاختلافات في طور الضوء، يمكنك إعادة بناء صورة هولوغرامية. ومن الخصائص الرئيسية في هذا العمل هو إتساق الموجة Wave Coherence.

يشترك الهولوغرام الكمي في بعض هذه المبادئ ولكن إجرائها مختلف تمامًا. يبدأ بتقسيم شعاع الليزر إلى جزأين، لكن لن يجتمع هذين الشعاعين. المفتاح في الانقسام، كما ترى في الصورة أدناه، يصطدم الليزر الأزرق ببلورة لا خطية، مما ينتج عنه شعاعين مكونين من أزواج من الفوتونات المتشابكة.

التشابك ليس له نظير في عالمنا المجهري. الجسيمات المتشابكة هي جزء من حالة واحدة، لذا فإن التغيير في إحداها يُحدث تغييرًا فوريًا للآخرين بغض النظر عن مدى تباعدهم. تُرسَل حزمة الفوتون المتشابكة عبر الجسم، بينما تُرسل الحزمة الأخرى من خلال مُعدِّل ضوء خاص.

نظرًا لقياس الشعاعين بشكلٍ مستقل بكاميرات ميجابكسل منفصلة، فإن خصائصهما ستتغير بطرق محددة جدًا بسبب التأثيرات الكمومية وسَتُجمع أربع صور. تُدمج البيانات بعد ذلك في صورة هولوغرامية، على الرغم من بقاء الحزم مفترقة إلى الأبد.

الإعداد للحصول على صورة هولوغرامية كمومية باستخدام الفوتونات المتشابكة. الصورة بواسطة: جامعة جلاسكو

قال المؤلف الرئيسي للدراسة الدكتور هوغو ديفيان Hugo Defienne من جامعة جلاسكو (UofG) في بيان: «إن التصوير الهولوغرامي الكلاسيكي يقوم بأشياء ذكية جدًا فيما يتعلق بالاتجاه واللون واستقطاب الضوء ولكن له قيود، مثل التداخل من مصادر الضوء غير المرغوبة والتحسس الشديد لعدم الاستقرار الميكانيكي».

ويضيف: «العملية التي طورناها تحررنا من قيود الاتساق الكلاسيكي ودخول التصوير الهولوغرافي إلى العالم الكمومي. يوفر استخدام الفوتونات المتشابكة طرقًا جديدة لإنشاء صور هولوغرامية أكثر وضوحًا وغنيةً بالتفاصيل، مما يفتح إمكانيات جديدة للتطبيقات العملية لهذه التقنية».

كانت تجربة الفريق قادرة على إعادة إنشاء صور هولوغرامية من بلورات سائل تحمل الأحرف «Uof» بالإضافة إلى إعادة إنشاء شريط شفاف وقطرات زيت السيليكون وريش طائر. يمكن أن يكون للتقنية التجريبية تطبيقات مهمة في مجالات متعددة تتجاوز ما يمكن أن تحققه الصور الهولوغرامية الحالية.

يمكن أن يكون أحد هذه التطبيقات في التصوير الطبي، حيث يُستخدم التصوير الهولوغرافي بالفعل في الفحص المجهري لفحص تفاصيل العينات الدقيقة التي غالبًا ما تكون شبه شفافة. وأوضح الدكتور ديفيان: «إن عمليتنا تسمح بإنشاء صور عالية الدقة وأقل تشويشًا، ويمكن أن تساعد في الكشف عن تفاصيل أدق للخلايا وتساعدنا في معرفة المزيد حول كيفية عمل علم الأحياء على المستوى الخلوي».

يمكن أن يكون العمل مهمًا أيضًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية والتواصل الكمي. تستخدم النماذج الأولية لهذه التقنيات بانتظام فوتونات متشابكة.

المصادر: 1