由未通過(guò)拍攝目標(biāo)的光子拍攝的鏤空貓圖案。

最近，奧地利物理學(xué)家設(shè)計(jì)出一種新奇方法，無(wú)需光與拍攝目標(biāo)相互作用，利用量子效應(yīng)也能拍出照片。這聽(tīng)起來(lái)似乎顛覆了傳統(tǒng)物理的成像原理，他們用一個(gè)鏤空的貓圖案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，雖不是一張同時(shí)“要死要活”的貓照片，卻是粒子能同時(shí)處于兩種狀態(tài)的證明。相關(guān)論文發(fā)表在8月28日的《自然》雜志上。

據(jù)自然網(wǎng)站8月27日?qǐng)?bào)道，量子成像要用成對(duì)光子，也就是糾纏的“孿生光子”，其中一個(gè)光子的量子態(tài)會(huì)與另一個(gè)連在一起。一個(gè)光子以某種概率可能地通過(guò)拍攝目標(biāo)，另一個(gè)則進(jìn)入探測(cè)儀。但進(jìn)入探測(cè)儀的光子卻“知道”它孿生兄弟的命運(yùn)，研究人員就是根據(jù)它“知道”的情況構(gòu)建出圖像來(lái)。

通常人們要收集從物體上反射來(lái)的光子才能拍照，該研究負(fù)責(zé)人、奧地利科學(xué)院物理學(xué)家安東·澤林杰說(shuō)：“現(xiàn)在，你第一次不用這么做了。”這種技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，兩個(gè)光子的能量不一定要相同，這意味著接觸目標(biāo)的光與檢測(cè)信息用的光可以有顏色差異。比如，一個(gè)量子成像儀可以發(fā)射低能光子通過(guò)微量生物樣本，而用可見(jiàn)光波段的光子和傳統(tǒng)照相機(jī)來(lái)拍照。

澤林杰和同事在1991年提出了這項(xiàng)技術(shù)的理論，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包含把每個(gè)光子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚?duì)糾纏光子的晶體，讓每個(gè)光子有兩條飛行路徑，但只有一條路徑通過(guò)拍攝目標(biāo)。

論文合著者、奧地利科學(xué)院的伽布里拉·萊默斯說(shuō)，按照量子力學(xué)法則，如果不對(duì)光子通過(guò)了哪條路進(jìn)行檢測(cè)，它實(shí)際上相當(dāng)于通過(guò)了兩條路，在每條路上同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)光子對(duì)。在第一條路徑上，光子對(duì)中的一個(gè)光子通過(guò)了拍攝目標(biāo)，而另一個(gè)沒(méi)有。那個(gè)通過(guò)目標(biāo)的光子會(huì)與另一個(gè)“概率自己”——也就是可能選擇了第二條路徑而沒(méi)有通過(guò)目標(biāo)的光子——重新結(jié)合，然后繼續(xù)飛開(kāi)；其余從第二條路徑通過(guò)的光子也會(huì)與它第一條路徑上的自己重新結(jié)合，然后直接進(jìn)入攝像機(jī)，攝像機(jī)就利用這些光子來(lái)構(gòu)建圖像，雖然這些光子從未與拍攝目標(biāo)相互作用過(guò)。

研究人員拍了一張幾毫米寬的鏤空貓圖樣，還有幾張蝕刻在硅片上的其他圖樣。他們用攝像機(jī)無(wú)法檢測(cè)到的光波長(zhǎng)來(lái)探測(cè)到了圖形?！斑@一點(diǎn)非常重要，這是量子成像確實(shí)起作用的證據(jù)?！睗闪纸苷f(shuō)。

澤林杰解釋說(shuō)，選擇貓形是為了紀(jì)念薛定諤1935年提出的著名思想實(shí)驗(yàn)。他假設(shè)了一只貓?jiān)诤凶永锿瑫r(shí)處于死活兩種狀態(tài)，因?yàn)闆](méi)人知道盒子里的毒藥是否釋放。同樣，在新實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)人知道光子選擇了哪條路徑，由此產(chǎn)生了光子對(duì)中那個(gè)走兩條路而不通過(guò)目標(biāo)的光子。（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 常麗君）