Era uma vez, os hologramas eram unicamente uma curiosidade científica. Mas, graças ao rápido desenvolvimento dos lasers, eles foram gradualmente se deslocando para o núcleo, aparecendo em imagens de segurança de cartões de crédito e notas, em filmes de ficção científica, de forma memorável. Guerra das Estrelas – e até mesmo “ao vivo” no palco quando rapper morto há muito tempo Tupac reencarnou para os fãs do festival de música Coachella em 2012.

Holografia é o processo fotográfico de registrar a luz que é espalhada por um objeto e de apresentá-la de forma tridimensional. Inventado no início dos anos 1950 pelo físico húngaro-britânico Dennis Gabor, o invenção mais tarde, em 1971, ganhou o Prêmio Nobel de Física.

Além de notas polêmicas, passaportes e rappers, a holografia se tornou uma instrumento necessário para outras aplicações práticas, incluindo armazenamento de dados, microscopia biológica, imagens médicas e diagnóstico médico.

Em uma técnica chamada microscopia holográfica, os cientistas fazem hologramas para interpretar os mecanismos biológicos em tecidos e células vivos. Por exemplo, esta técnica é comumente usada para estudar glóbulos vermelhos e detectar sua presença malária parasitas e para identificar células de sêmen para processos de fertilização in vitro.

Mas agora nós temos desvelado um novo tipo de holografia quântica para superar as limitações das abordagens holográficas convencionais.

Esta invenção inovadora pode levar à melhoria da imagem médica e estugar o progresso de ciência da informação quântica. Este é um campo científico que abrange todas as tecnologias baseadas em física quântica, incluído Computação quântica e comunicações quânticas.

porquê funcionam os hologramas

A holografia clássica cria representações bidimensionais de objetos tridimensionais com um lio de luz laser dividido em dois caminhos.

O caminho de um lio, sabido porquê lio de objeto, ilumina o objeto da holografia, com luz refletida coletada por uma câmera ou filme holográfico peculiar.

O caminho do segundo lio, sabido porquê lio de referência, salta de um espelho diretamente na superfície da coleção, sem tocar o objeto.

O holograma é criado medindo as diferenças na tempo da luz, onde os dois feixes estão. tempo é a quantidade em que as ondas dos feixes e objetos do sujeito se misturam e interferem umas nas outras.

porquê as ondas na superfície de uma piscina, o fenômeno de interferência cria um padrão de vaga múltiplo no espaço que contém regiões onde as ondas se cancelam (vales) e outras onde são adicionadas (cristas).

A interferência geralmente requer que a luz seja “consistente”, com a mesma frequência em todos os lugares. A luz emitida por um laser, por exemplo, é consistente, por isso esse tipo de luz é usado na maioria dos sistemas holográficos.

Holografia com entrelaçamento

Portanto, a congruência óptica é vital para qualquer processo holográfico. Mas nosso novo estudo evita a premência de congruência em holografia, explorando alguma coisa chamado “emaranhamento quântico“entre as chamadas partículas de luz fótons.

A holografia convencional é baseada principalmente na congruência óptica porque, primeiro, a luz deve interferir para produzir hologramas e, segundo, a luz deve ser harmónico para interferir. No entanto, a segunda troço não é totalmente verdadeira porque existem certos tipos de luz que podem ser inconsistentes e ocasionar interferência.

É o caso da luz feita de fótons emaranhados, emitida por uma manadeira quântica na forma de um fluxo de partículas agrupadas aos pares – fótons emaranhados.

Esses pares têm uma propriedade única chamada emaranhamento quântico. Quando duas partículas se enredam, elas se conectam intrinsecamente e agem efetivamente porquê um único objeto, embora possam ser separadas no espaço. porquê resultado, qualquer mensuração realizada em uma partícula emaranhada afeta o sistema enredado porquê um todo.

Em nosso estudo, os dois fótons de cada par são separados e enviados em duas direções diferentes.

Um fóton é enviado a um objeto, que pode ser, por exemplo, uma lâmina de microscópio com uma protótipo biológica. Ao tocar no objeto, o fóton se desviará levemente ou diminuirá um pouco, dependendo da espessura do material de protótipo por onde passou. Mas, porquê objeto quântico, um fóton tem a incrível propriedade de se comportar não unicamente porquê um partícula, mas também simultaneamente porquê Onada.

Tal dualidade vaga-partícula A propriedade permite que você não unicamente explore a espessura do objeto no ponto exato em que o atingiu (porquê faria uma partícula maior), mas também meça sua espessura ao longo de todo o comprimento de uma vez. A espessura da protótipo e, portanto, sua estrutura tridimensional, é “impressa” no fóton.

porquê os fótons estão emaranhados, a projeção impressa em um fóton é compartilhada simultaneamente por ambos.

O fenômeno de interferência ocorre à pausa, sem a premência de sobrepor os feixes, e por termo um holograma é obtido detectando os dois fótons por meio de câmeras separadas e medindo as correlações entre eles.

porquê gerar um holograma usando fótons emaranhados. (Universidade de Glasgow)

O vista mais impressionante desta abordagem holográfica quântica é que o fenômeno de interferência ocorre mesmo que os fótons nunca interajam entre si e possam ser separados por qualquer pausa (um vista denominado “não localidade”) e que seja ativado pela presença de quantum emaranhamento entre os fótons.

Assim, o objeto que medimos e as medições finais poderiam ser feitas em extremidades opostas do planeta.

Além desse interesse fundamental, o uso de entrelaçamento em vez de congruência óptica em um sistema holográfico oferece vantagens práticas, porquê melhor firmeza e resistência a sonido. Isso ocorre porque o emaranhamento quântico é uma propriedade intrinsecamente difícil de acessar e controlar e, portanto, tem a vantagem de ser menos sensível a desvios externos.

Essas vantagens nos permitem produzir imagens biológicas de qualidade muito melhor do que as obtidas com as técnicas atuais de microscopia. Esta abordagem quântica holográfica logo poderia ser usada para desvendar estruturas e mecanismos biológicos dentro das células que nunca haviam sido observados antes.A conversa

Hugo Defienne, Palestrante e Marie Curie Fellow da Escola de Física e Astronomia, Universidade de Glasgow.

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