量子もつれによりホログラムが生成されます。物体は画像を形成するために光を放射する必要はありません。

新たな研究によると、量子力学は科学者が物体から光を捉えることなくホログラムを生成するのに役立つ可能性があるという。

これは斬新かつ驚くべき発見であり、現在では生物医学分野に応用されています。

以前、ホログラフィーは「医療革命」と呼ばれていましたが、現在、量子ホログラフィーは「新たな医療革命」を引き起こす可能性があります。

物体を「見る」必要はない

ホログラムは、3D シーンを覗き込む 2D ウィンドウのような画像です。

従来のホログラフィーでは、レーザー光線で物体をスキャンし、そのデータをフィルムやネガなどの記録媒体にエンコードすることでホログラムを作成します。チャン・イーモウ監督の映画「一秒」は映画時代に敬意を表している

ホログラフィーは「医療革命」と呼ばれ、整形外科や神経学で重要な用途があります。画像の表示や 3D グラフィックスの再構築に役立ちます。

これまで、ホログラムに使用されている光センサーは可視光で最もよく機能していたが、「ホログラフィーの生物医学的応用では中赤外光の使用が有益となる可能性がある」とドイツ応用光学・精密工学研究所のマルクス・グレーフェ氏は言う。

現在、量子物理学の助けを借りて、グレーフェ氏とその同僚は、物体が発する光を検出することなく物体のホログラムを作成する新しい方法を発見しました。

「この物体を照らす光は決して検出されません」とグレーフェ氏は言う。「そして検出された光は物体と相互作用することはありません。」

量子もつれはホログラムの再構築に役立つ

量子物理学の重要な特徴は、物体が「重ね合わせ」の流動的な状態で存在することであり、つまり、物体は本質的に同時に 2 つ以上の場所に存在できるということです。

量子物理学の成果の 1 つに、複数の粒子が互いにリンクされ、どれだけ離れていても瞬時に相互に影響を与えることができる「エンタングルメント」があります。

したがって、「非線形結晶」に光線を当てると、結晶は各光子を 2 つに分割し、一方はエネルギーが低く、もう一方は波長が長くなります。

新しい研究では、研究者らは非線形結晶を使用して、紫色のレーザー光線を遠赤外線と近赤外線の2つの光線に分割した。

次に、研究チームはサンプル（記号が刻まれたガラス板）を遠赤外線で照射し、近赤外線をカメラで記録した。

「エンタングルメント」の助けを借りて、研究者は近赤外線からのデータを使用し、遠赤外線ビームでスキャンされた物体の詳細に基づいてホログラムを再構築することができます。

従来のホログラフィーは基本的に光のコヒーレンスに依存しています。まず、ホログラムを生成するには光が干渉する必要があり、次に、干渉するためには光がコヒーレントである必要があります。ただし、2 番目の部分は完全には真実ではありません。光の種類によっては、非干渉性と干渉性の両方を持つ場合があるからです。エンタングルされた光子は、粒子のペアの組み合わせの形で量子源から放出されます。2 つの粒子がエンタングルされると、それらは本質的に接続され、空間的に離れていても、実質的に 1 つのオブジェクトとして機能します。