全息术很多人对它的使用很熟悉，因为它被印在信用卡和护照上的安全图像，但它还有许多其他实际应用，包括医学成像数据存储,和国防。
经典的全息术是通过将一束激光分成两条路径来生成三维物体的二维渲染图。一束光的路径，被称为物体光，用照相机或特殊的全息胶片收集的反射光照亮全息照相的对象。第二束的路径，被称为参考束，从镜子直接反弹到收集表面，而不接触对象。
的亲笔的是通过测量两束光线相位差来产生的。相位是物体和物体光束相互混合和干涉的量，这个过程是由一种叫做“相干性”的光的特性实现的。
格拉斯哥队的新队员量子全息照相工艺也用一束光激光光分裂成两条路径，但与经典全息术不同的是，光束不会重新组合。相反，这个过程利用了量子纠缠的独特特性——爱因斯坦著名的“远距离幽灵作用”过程——来收集构建全息图所需的相干信息，即使光束永远分开。
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他们的过程是在实验室中开始的，用蓝色激光照射一种特殊的非线性晶体，这种晶体将光束分成两束，在这个过程中产生纠缠光子。纠缠光子是内在联系的——当一个媒介作用于一个光子时，它的伙伴也会受到影响，无论他们相隔多远。在这个研究过程中，光子在它们的运动方向和极化方向上都是纠缠在一起的。
这两股纠缠光子流随后沿着不同的路径发送。一个光子流——相当于经典全息术中的物体光束——通过测量光子穿过目标物体时的减速来探测目标物体的厚度和偏振响应。当光线穿过物体时，其波形会发生不同程度的变化，从而改变光线的相位。
与此同时，它的纠缠伙伴会击中空间光调制器，相当于参考光束。空间光调制器是一种光学器件，它可以略微降低通过它们的光的速度。一旦光子通过调制器，与探测目标物体的纠缠伙伴相比，它们有一个不同的相位。
在标准全息术中，这两条路径会相互叠加，然后利用它们之间的相位干涉程度在相机上生成全息图。在量子全息术最引人注目的方面是，光子穿过各自的目标后不会相互重叠。
相反，因为光子被纠缠成一个单一的“非局部”粒子，每个光子单独经历的相移同时被两个光子共享。
远程干扰现象发生全息图通过使用单独的百万像素数码相机测量纠缠光子位置之间的相关性来获得纠缠光子。通过将空间光调制器在两个光子中的一个上实现的四种不同的全球相移所测量的四种全息图组合起来，最终获得目标的高质量相位图像。
在这个团队的实验中，相位模式由人造物体(如液晶显示屏上编程的字母“UofG”)重建，也由真实物体(如透明胶带、置于显微镜载玻片上的硅油滴和一根鸟羽毛)重建。
格拉斯哥大学物理与天文学院的Hugo defenne博士是这篇论文的主要作者。“经典全息术在光的方向、颜色和偏振方面做得非常聪明，但它也有局限性，比如来自不必要光源的干扰和对机械不稳定性的强烈敏感性。我们开发的过程将我们从经典相干的限制中解放出来，并将全息术引入量子领域。使用纠缠光子提供了创造更清晰、更详细全息图的新方法，这为这项技术的实际应用开辟了新的可能性。”“其中一个应用可能是医疗成像，全息术已经在那里得到了应用显微镜仔细观察精细样品的细节这些样品通常是近乎透明的。我们的方法可以创造更高分辨率、低噪音的图像，这有助于揭示细胞的更详细细节，并帮助我们更多地了解细胞水平上的生物功能。”
格拉斯哥大学的Daniele Faccio教授领导了这个取得突破的小组，也是这篇论文的合著者。
法西奥教授说:“最令人兴奋的是，我们找到了一种将百万像素数码相机集成到检测系统中的方法。”“近年来光学量子物理学的许多重大发现都是利用简单的单像素实现的传感器．它们的优点是体积小、速度快、价格便宜，但它们的缺点是，它们只能捕捉到有关过程中涉及的纠缠光子状态的非常有限的数据。我们需要花费大量的时间才能捕捉到一张图像的细节。”他说。
“我们使用的CCD传感器给了我们前所未有的分辨率——每幅纠缠光子的图像高达10,000像素。这意味着我们可以非常精确地测量它们的纠缠质量和光束中的光子数量。未来的量子计算机和量子通信网络至少需要这种程度的纠缠粒子的详细信息。它使我们更接近于在这些快速发展的领域实现真正的变革。这是一个非常令人兴奋的突破，我们希望在这一成功的基础上进一步改进。”
该研究概述于自然物理．
来源:格拉斯哥大学
