Imagine cu obiect in forma de pisicaFotografiile clasice (adică cele efectuate cu filmul fotografic de celuloid) sau cele digitale se obţin în urma capturării fotonilor care au fost emişi sau au interacţionat cu obiectul pe care îl fotografiem. O nouă tehnică reuşeşte, folosind proprietăţile cuantice ale particulelor, să genereze imagini cu ajutorul fotonilor care nu au interacţionat niciodată cu obiectul fotografiat. Cum de este posibilă o asemenea „magie”? Secretul este folosirea proprietăţii cuantice numită „entanglement”, un concept tradus în română prin inseparabilitate sau corelare cuantică.

 

Fiecare dintre noi, cred, avem un aparat de fotografiat: majoritatea un aparat digital, care înregistrează imaginile cu ajutorul unor detectoare de siliciu electronice (CCD – Charge Coupled Device), în interiorul cărora fotonii se transformă în semnale electrice. Adevăraţii artişti au aparate de fotografiat „clasice” – cele care au nevoie de aşa-numitul "film" şi de reglarea manuală a imaginii. În acest caz, fotonii interacţionează cu emulsia fotosensibilă, generând „grăunţe” care sunt ulterior transformate în imagini. În ambele situaţii însă fotonii care dau imaginea provin de la obiectul fotografiat – interacţionează cu acesta.

O imagine a cerului în timpul nopţii ne arată mii de stele; ceea ce vedem de fapt sunt fotonii care provin de la aceste stele şi interacţionează cu aparatele noastre de fotografiat. Fotografia unei persoane cu lumină naturală se realizează înregistrând fotonii care au interacţionat cu subiectul fotografiat, fotoni ce provin de la Soare, parte dintre aceştia fiind absorbiţi de către persoana fotografiată, iar o altă parte reflectaţi, aceştia din urmă dându-ne imaginea pe care o înregistrăm şi o admirăm chiar şi după ani de zile.



Recent însă, într-un laborator din Viena doi cercetători au reuşit să realizeze o fotografie cu ajutorul unui fascicul de fotoni care nu a intrat în contact cu obiectul fotografiat.


Imagine cu fotoni corelati cuantic
Clic pe imagine pentru a o mări.
Credit imagine: Gabriela Barreto Lemos


Rezultatul acestui interesant şi bizar studiu a fost publicat în Nature (ştirea aici) de către faimosul cercetător Anton Zeilinger şi de către colaboratoarea acestuia, Gabriela Barreto Lemos. Aceştia au reuşit să fotografieze imaginea unei pisici realizată în diverse materiale, o imagine cu dimensiunea de 3 milimetri. De ce au ales imaginea unei pisici? Uşor de ghicit: aceasta are de-a face cu celebra pisică a lui Schrödinger, care dă viaţă unui faimos paradox al mecanicii cuantice. Această pisică este pe jumătate vie şi pe jumătate moartă, cel puţin dacă ţinem cont de suprapunerea funcţiei de undă. Funcţia de undă este cea care descrie comportamentul obiectelor microscopice în cadrul mecanicii cuantice şi ne dă probabilitatea de a găsi aceste obiecte într-o anumită regiune din spaţiu, precum şi celelalte caracteristici pe care le poate avea un obiect microscopic.

Tot în cadrul mecanicii cuantice se manifestă o altă proprietate interesantă: aşa-numitul „entanglement” cuantic – un fel de corelaţie între particulele care se nasc împreună. Aceste particule rămân înfrăţite chiar şi atunci când sunt separate (dacă nu intervin acţiuni externe care să schimbe această situaţie). În momentul în care, de exemplu, măsurăm una dintre aceste particule ştim instantaneu ce se întâmplă cu particula geamănă – particula corelată cu cea măsurată. Acest fenomen are loc chiar şi atunci când a două particulă se află la o distanţă extrem de mare de prima, ba, mai mult, teoretic se petrece chiar şi atunci când o particulă este într-un laborator pe Terra, iar cealaltă este pe punctul să părăsească galaxia noastră.

Tocmai această proprietate este cea care a fost folosită de către cei doi cercetători din Viena pentru a realiza fotografii cu ajutorul fotonilor care nu au „văzut” obiectul fotografiat. Au fost deci folosiţi fotoni „entangled” (le mai spunem şi fotoni inseparabili din punct de vedere cuantic, ori fotoni corelaţi cuantic), unul dintre aceştia interacţionând cu forma pisicii, iar celălalt nu. Fotonul care interacţiona cu „pisica” transmitea această informaţie celuilalt foton, prin măsurarea căruia cercetătorii aveau deci acces la informaţia conţinută în fotonul care interacţiona cu „pisicuţa”.

S-a reuşit astfel realizarea fotografiei unui obiect pe care fasciculul de fotoni măsurat nu l-a văzut niciodată.

Această realizare poate apărea oarecum bizară şi distractivă, dar e important de menţionat faptul că ar putea avea aplicaţii extrem de interesante în viitorul apropiat; mai exact, noi tehnici şi tehnologii de „imaging” ar putea lua naştere folosind astfel de fotoni corelaţi cuantic. Vom putea astfel realiza fotografii în situaţii în care nu avem acces direct la obiectul de studiat, măsurând un fascicol de fotoni "corelaţi" cu un altul trimis spre obiectul pe care vrem să-l studiem, deci utilizând una din minunatele proprietăţi ale mecanicii cuantice, ramură a fizicii moderne care, pe lângă dezbateri aprinse, a dat şi va mai da naştere la noi şi minunate tehnologii.

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.