單光子全息圖首次「出爐」：有望開啟量子全息術新時代

單光子全息圖首次「出爐」 (新浪科技配圖)

文章來源：科技日報

科技日報北京7月21日電 (記者劉霞)據美國商業內幕網站(Business Insider)消息，波蘭華沙大學的科學家首次製造出單個光子的全息圖。他們表示，最新研究可強化科學家對量子力學的理解，賦予他們一種看待量子現象的新方式，有望開啟一個全新的量子全息術時代。

全息成像與攝影術不同，可以重現物體的空間結構，讓人們看清其三維形狀。全息術利用了經典的干涉現象——兩束波相遇會形成一束新波，但由於光子的相位(波的一種屬性)一直在波動，經典干涉無法用光子做實驗。在最新研究中，華沙大學的物理學家通過使用量子干涉獲得了光子的全息圖，同時發現，在量子干涉中，光子的波函數相互影響。

研究人員解釋稱，波函數是量子力學的一個基本概念，與粒子處於某一特定狀態的可能性相關聯，也是薛定諤方程的核心，在有經驗的物理學家手中，這一函數能被用來「構建」一個量子粒子系統的模型。

當為光子對拍照時，研究人員拉多斯瓦夫·夏拉皮凱威克茲和邁克爾·賈徹拉注意到雙光子干涉現象。在雙光子干涉中，當進入分束器時，可區別的光子對隨機地活動，但不可區別的光子對則表現出量子干涉，這影響了它們的行為：這些光子對要麼被一起傳輸，要麼被一起反射。

夏拉皮凱威克茲說：「我們想知道，雙光子量子干涉是否同全息術中的經典干涉一樣，可用狀態已知的光子進一步獲得狀態未知光子的信息。分析讓我們得出了一個令人吃驚的結論，當兩個光子表現出量子干涉時，這一干涉過程取決於其波陣面(同一波陣面上各點的振動位相相同)的形狀。」

研究人員表示，最新實驗對理解量子力學的基本法則有重要意義，也有助於更好地理解波函數的本質。他們希望，借用這一方法製造出更複雜量子物體的全息圖。

總編輯圈點

這是一項長期以來都被認為不可能成功的實驗。因為光子的相位時常波動，經典干涉是不會發生的，也就是說它的成功違背物理學基本定律。但如今波蘭科學家藉助量子干涉實現了量子全息圖，這一成就不但意味著量子全息攝影進入一個新時代，也給予科學家們一種觀察量子現象的新方式。

責編：海聞

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