تطوير تقنيات تصوير أفضل بفضل تأثيرات ميكانيك الكم

طور باحثون من معهد البصريات والمعلومات الكمومية IQOQI و مركز فيينا للعلوم الكمومية والتكنولوجيا VCQ، و جامعة فيينا، تقنية جديدة كليا للتصوير الكمومي بميزات ملفتة للنظر. إذ تم الحصول، وللمرة الأولى، على صورة بدون التقاط أي أشعة ضوئية مستخدمة لإضاءة الجسم المصور، فالضوء المستخدم لإظهار صورة الجسم لا يلمس الجسم على الإطلاق.

للحصول على صورة في الحالة العامة، نسلط الضوء على الجسم المراد تصويره، ثم نستخدم كاميرا لالتقاط الضوء المتبعثر عن الجسم، أو التقاط الضوء العابر للجسم. ويعتمد اختيارنا لنوعية الضوء المستخدم في إضاءة الجسم، على نوعية الصورة التي نريد الحصول عليها. ولسوء الحظ ،فإن الضوء المثالي الواجب استخدامه لتصوير الأجسام في كثير من الحالات العملية، لا تتوافر كاميرات مناسبة لالتقاطه.

تتجاوز التجربة المنشورة الأسبوع الماضي في مجلة Nature و للمرة الأولى هذه القيود المفروضة ذاتيا. يسلط الضوء على الجسم (الشكل الخارجي لقطة مثلا ) بحيث لا يتم استقباله مجددا على الكاميرا، أما الضوء المستخدم لتشكيل صورة القطة على هذه الكاميرا فإنه لا يتفاعل مطلقا مع الجسم. قام العلماء باستخدام ما يسمى "بالأزواج المتشابكة" من الفوتونات لتطبيق هذه التجربة. يتولَد هذا الزوج من الفوتونات – واللذان يشبهان توأماً مترابطاً – نتيجة التفاعل بين الليزر و بلورة بخواص كهربائية معينة. إذ يمر شعاع الليزر عبر بلورتين منفصلتين، مولدا زوجاً واحداً من الفوتونات التوأم ( أحدهما للضوء تحت الأحمر و الآخر للضوء الأحمر) عبر أي من البلورتين. يوضع الجسم المراد تصويره بين البلورتين، و يتم ترتيب الأجسام خلف بعضها؛ البلورة الأولى ثم الجسم ثم البلورة الثانية، بحيث إذا تولد زوج الفوتونات في البلورة الأولى، فإن الفوتون تحت الأحمر فقط هو الذي يمر عبر الجسم المراد تصويره، ثم يكمل مساره إلى البلورة الثانية لينضم مجدداً مع الفوتون تحت الأحمر المتولد فيها ( الفوتونات الحمراء تتخذ طريقا آخر دون المرور بالجسم).

من حيث المبدأ،لا يمكننا أن نعرف في أي من البلورتين تولد بالفعل زوج الفوتونات. كذلك فإن الفوتون تحت الأحمر لا يحمل أية معلومات حول الجسم (ولا تستطيع كاميرا الضوء المرئي أن تلتقطه أيضاً). ولكن، وفقا للارتباطات الكمومية بين الازواج المتشابكة من الفوتونات، فإن المعلومات حول الجسم المصور تحملها كذلك الفوتونات الحمراء – رغم أنها لم تمر عبر الجسم. وعند جمع مساري الفوتونات الحمراء إلى بعضهما ( من البلورتين الأولى والثانية ) يظهر شكل من الخطوط المضيئة والعاتمة، مشكلين معا الصورة الكلية للجسم.

فبهذه الطريقة المدهشة أصبحت جميع فوتونات الضوء تحت الأحمر غير مهمة في النهاية( مع أنها هي الوحيدة التي أضاءت الجسم) والصورة التي حصلنا عليها هي نتيجة لالتقاط فوتونات الضوء الأحمر فقط والتي لم تتفاعل قط مع الجسم.

يثق الباحثون أن مفهومهم الجديد للتصوير، يمكن استخدامه على نطاق واسع، ويمكن أن يتيح التصوير في منطقة الأشعة تحت الحمراء-المتوسطة والتي تعتبر هامة. و يمكن أن نجد لهذه الطريقة تطبيقات في التصوير الذي يتطلب استخدام ضوءاً ضعيفاً، وذلك في حقول علمية كالبيولوجيا والتصوير الطبي.

المصدر: هنا

حقوق الصورة: Gabriela Barreto Lemos