לצלם את החתול של שרדינגר

חוקרים אוסטרים פיתחו שיטת דימות מהפכנית המבוססת על מכניקה קוונטית * לראשונה אי-פעם, התקבלה תמונה מבלי שהאור החושף את התמונה פוגע בכלל בעצם המתואר בתמונה

שיטת דימות קוונטית חדשנית מייצרת תמונות במסגרתה הפוטונים מעולם לא פוגעים בעצם - במקרה זה איור של חתול. [באדיבות Patricia Enigl, IQOQI].
שיטת דימות קוונטית חדשנית מייצרת תמונות במסגרתה הפוטונים מעולם לא פוגעים בעצם – במקרה זה איור של חתול. [באדיבות Patricia Enigl, IQOQI].
[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]
חוקרים פיתחו שיטת דימות קוונטית חדשה לחלוטין. לראשונה אי-פעם, התקבלה תמונה מבלי שהאור החושף את התמונה פוגע בכלל בעצם המתואר בתמונה.

חוקרים מאוניברסיטת וינה פיתחו שיטת דימות קוונטית חדשה לחלוטין בעזרתה מתקבלת תמונה מבלי שהאור החושף את התמונה פוגע בכלל בעצם המתואר בתמונה. באופן כללי, על מנת לקבל דמות על-גבי עצם יש להאיר אותו בעזרת אלומת אור ולהשתמש במצלמה על מנת לחוש את האור המשתבר או המועבר דרך העצם. סוג האור בו משתמשים על מנת להאיר את העצם תלוי בתכונות שאנו מעוניינים לדמות. למרבה הצער, במצבים מעשיים רבים סוג האור האידיאלי להארה של העצם לא מתאים למצלמה הקיימת בשוק המסחרי.

 

ממצאי הניסוי החדשני שפורסמו בכתב-העת המדעי היוקרתיNature השבוע מעלימים את המגבלה המובנית הזו. העצם (למשל, קווי-המתאר של תמונת חתול) מואר בעזרת סוג אור שלא ניתן לזיהוי. יתרה מכך, האור היוצר את התמונה של החתול בעזרת המצלמה כלל לא מגיע ופוגע בעצם. על מנת להמחיש את הניסוי הזה, המדענים השתמשו במה שקרוי זוגות "שזורים" של פוטונים. זוגות פוטונים אלו – הדומים לעצמים תאומים הקשורים זה בזה – נוצרים כאשר אלומת לייזר מגיבה עם גביש לא-קווי.

 

במהלך הניסוי, אלומת הלייזר מאירה שני גבישים נפרדים, תוך יצירת זוג יחיד של פוטונים תאומים (המורכב מפוטון אחד בתחום התת-אדום ופוטון "תאום" בצבע אדום) בכל אחד מהגבישים. העצם ממוקם בין שני הגבישים. המערך בנוי כך שאם זוג פוטונים נוצר בתוך הגביש הראשון, רק הפוטון בתחום התת-אדום עובר דרך העצם המוקרן. לאחר מכן, המסלול ממשיך ועובר דרך הגביש השני שם הוא מתחבר באופן מלא עם כל פוטון אחר בתחום התת-אדום הנוצר שם. במסגרת שלב מכריע זה, לא ניתן, הלכה למעשה, לדעת מי מבין שני הגבישים הוא האחראי הבלעדי ליצירת זוג הפוטונים. יתרה מכך, כעת לא קיים כל מידע בתוך הפוטון התת-אדום באשר לעצם. אולם, בזכות הזיקה הקוונטית שבין זוגות שזורים, המידע בנוגע לעצם נכלל כעת בפוטונים האדומים – למרות שהם מעולם לא "נגעו" או פגעו בעצם.

 

שילוב שני המסלולים הנפרדים של הפוטונים האדומים (אחד מהגביש הראשון ואחד מהגביש השני) מייצר דפוסים בהירים וכהים, הממחישים את התמונה המדויקת של העצם. באופן מפתיע, כל הפוטונים שבתחום התת-אדום (האור היחיד שהאיר את העצם) הורחקו; התמונה התקבלה רק ע"י גילוי הפוטונים האדומים שמעולם לא פגעו בעצם. אפילו המצלמה המשמשת בניסוי זה "עיוורת" לפוטונים בתחום התת-אדום המגיבים עם העצם. למעשה, מצלמות הפועלות בתחום התת-אדום הנמוך מאוד לא קיימות בשוק המסחרי.

החוקרים בטוחים כי שיטת הדימות החדשה שלהם הינה שיטה רב-גונית ורב-תכליתית ביותר ותוכל לשמש גם לדימות בתחום החשוב של אזור התת-אדום האמצעי. לשיטה יוכלו להימצא יישומים בתחומים שבהם יש צורך בדימות בעוצמת אור חלשה, למשל – דימות של רקמות ביולוגיות או דימות רפואי.
הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

355 תגובות

  1. ניסים

    אם אנו מסכימים שלא צריך לעשות כל חיבור יחסותי לפוטונים אז הכל בסדר.

    יש לי מספיק נתונים לניסוי פשוט ביותר ולא מדוייק עד מאוד. מקווה לערוך אותו בעוד כמה שעות, לפני ערב ראש השנה המוקדם. נקווה שהאנטנה המאולתרת שלי תתפקד.

    שנה טובה לכולם.

  2. ישראל שפירא
    אכן. וזה מתאים למה שאני אומר. המהירות היא c, אבל אין כל מניעה שהכיוון ישתנה בהתאם למהירות שלך.

    מדידות מרובות תתקנה את השגיאות שמתפלגות בצורה אחידה סביב הערך הנכון. יש ב-GPS גם שגיאות סיסטמיות שחיבורן לא יתאפס. אם אתה רוצה לקבל מיקום של נקודה סטטית – קבע אותה כ "0 0 0" וסגרת עניין. מה אכפת לך מהערך ב WGS-84? תוכל אז למדוד מיקום של כל נקודה אחרת ביחס לנקודה זו.

  3. ניסים

    היחסות בנויה על ההנחה שהאור – פוטונים – תמיד מתקרבים או מתרחקים ממך במהירות C, לא משנה מהי מהירותך.

    אם יש סרט מדידה שמודד את הגובה שלך בדיוק של סנטימטר -+ שני מטר, אז למספר מדידות מועט אין ערך. אבל ממוצע של 1000 מדידות ייתן תוצאה לא רעה. חוכמת ההמונים של המטר רץ.

  4. ישראל
    תציב c בנוסחה כאחד המהירויות – תמיד יוצא c. אני טועה?

    בקשר ל-GPS, אם אתה במיקום קבוע, אז מיצוע לאורך זמן ישפר את הדיוק במדידת המיקום הקבוע הזה. אני לא מבין מה זה נותן.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן