Kvantni napredak u holografiji: Kvanti svjetlosti unapređuju budućnost 3D snimanja
Kvantni i klasični hologrami s rekonstrukcijama slike.
Znanstvenici Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore Instituta za fiziku (IF) i Instituta Ruđer Bošković (IRB) otkrili su inovativnu kvantnu tehniku koja znatno unaprjeđuje mogućnosti 3D snimanja. Iskorištavanjem jednofotonskih stanja za snimanje holograma, istraživači su postigli neviđenu jasnoću, nadilazeći ograničenja tradicionalnih metoda koje se oslanjaju na klasičnu rasvjetu. Ovo istraživanje doprinosi dubljem razumijevanju faznih svojstava čestica svjetlosti, fotona i otvara put k novim primjenama holografije.
Klasična holografija je način trodimenzionalnog snimanja objekata laserom koji, za razliku od obične fotografije koja daje samo dvodimenzionalnu sliku objekta, otkriva i dodatnu vrijednu informaciju, fazu svjetla, koja nam govori o 3D reljefu površine i njezinim svojstvima. Holografija je dobro istražena i u širokoj je praktičnoj uporabi.
Ovaj novi kvantni pristup holografiji ima ogroman potencijal za razne primjene. Može se koristiti za snimanje osjetljivih bioloških uzoraka i uzoraka materijala koji su osjetljivi na izloženost svjetlu. Osim toga, može biti vrijedan u scenarijima tajnog snimanja s malim brojem fotona te u prisutnosti velikog pozadinskog i detektorskog šuma. Učinkovitim potiskivanjem neželjenih signala, znanstvenici sada mogu vizualizirati zamršene detalje koji su prije bili nevidljivi u hologramima.
U radu, objavljenom u uglednom znanstvenom časopisu Physical Review A, je mladi znanstvenik Denis Abramović, član Jedinice za fotoniku Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore, u suradnji s kolegama s IF-a i IRB-a, otkrio jednu fundamentalno drugačiju tehniku snimanja holograma koja daje izvrsne rezultate čak i kad je razina svjetla dvije stotine puta niža od razine smetnji. To je omogućeno upotrebom kvantnog izvora svjetlosti, kakav se koristi na primjer u istraživanjima kvantne komunikacije, kvantne kriptografije i kvantne informacije, temama za koje je prošle godine dodijeljena Nobelova nagrada za fiziku.
U srži ove nove tehnike jest pažljiva uporaba kvantnog izvora parova fotona. U suprotnosti spram klasične svjetlosti, ovi parovi fotona pokazuju ponašanje poznato kao 'vremenska korelacija'. Iskorištavanjem ove korelacije i selektivnim hvatanjem pojedinačnih fotona u određenim vremenskim intervalima, istraživači su uspješno smanjili neželjeni šum, što je dovelo do neviđene jasnoće slike.
Denis Abramović
Ono što izdvaja ovo istraživanje od dosadašnjih, jest njegova jednostavnost i izvanredni rezultati. Za razliku od prethodnih tehnika holografije, koje su se oslanjale na lasere ili složenu opremu, korištenje vremenski koreliranih parova fotona pojednostavljuje čitav proces, čineći ga pristupačnijim i učinkovitijim.
U svijetu u kojem je snimanje živopisnih 3D slika s minimalnim brojem fotona izuzetno važno, ovo otkriće otvara nove mogućnosti u holografiji, pružajući jasnije i detaljnije mogućnosti snimanja s dalekosežnim implikacijama u raznim područjima.
Denis Abramović, Nazif Demoli, Mario Stipčević i Hrvoje Skenderović znanstvenici su koji stoje iza ovih vrijednih rezultata koji su objavljeni u uglednom znanstvenom časopisu Physical Review A kojeg izdaje Američko fizičko društvo.
"Ovaj kvantni pristup otvara novi pogled na holografiju i nove mogućnosti u području slikovne tehnologije", rekao je Denis Abramović, prvi autor na radu. "Upotrebom kvantnog izvora svjetlosti, pokazali smo da je moguće snimiti iznenađujuće jasnu 3D sliku s vrlo malim brojem fotona, što otvara brojne mogućnosti u raznim znanstvenim i industrijskim primjenama," zaključuje Abramović.
Istraživanje je podržano u sklopu projekta NATO Programa znanost za mir i sigurnost (SPS) te projekta Ministarstva znanosti i obrazovanja (KK.01.1.1.01.0001.)
