Впервые получена голограмма одиночного фотона, которая позволит изучать его важнейшую квантовую характеристику – волновую функцию.
До недавнего времени считалось, что создание голограммы из одного фотона невозможно из-за фундаментальных законов физики. Однако ученые физического факультета Варшавского университета успешно применили концепции классической голографии к миру квантовых явлений. Новый метод измерения позволил им зарегистрировать первую в истории голограмму одной частицы света, тем самым пролив новый свет на основы квантовой механики.
Ранее считалось, что, согласно фундаментальным законам физики, это невозможно. Это достижение послужит началом новой эры квантовой голографии, которая даст ученым новый взгляд на квантовые явления.
В отличие от фотографии голография воссоздает пространственную структуру объектов, их 3D-форму. Здесь работает классическая интерференция, когда две волны встречаются и образуют одну новую.
Голограмма одиночного фотона: справа – что ожидали получить, слева – что, на самом деле, получили в ходе испытаний
Но классическая интерференция невозможна с фотонами, так как их фазы (свойство волны) постоянно колеблются. Варшавские физики использовали двухфотонную квантовую интерференцию вместо классической для создания голографии.
Их относительно несложный, но тем не менее знаменательный эксперимент по визуализации волновых фронтов отдельного фотона описан на страницах престижного издания Nature Photonics и открывает новую — квантовую — эру в голографии.
Польские физики использовали для реконструирования волновой функции отдельной световой частицы квантовую двухфотонную интерференцию (эффект Хонга-У-Мандела). Они надеются, что в будущем станет возможно аналогичным образом восстанавливать волновые функции и более сложных квантовых объектов, включая некоторые атомы.
Насчёт прикладного значения квантовой голографии, как считает участник исследования, профессор Конрад Банашек (Konrad Banaszek), вряд-ли кто-то сможет дать определённый ответ ближайшие пару десятков лет, но когда этот ответ все-таки появится, он наверняка удивит всех.
