В обычной жизни человек видит окружающие его объекты из-за того, что фотоны отражаются от них и напрямую попадают в человеческий глаз. Взаимосвязь очевидна. Но бывает так, что изображение предмета можно воссоздать из фотонов, которые никак с ним не взаимодействовали, пишет Ars Technica.
Этот эффект называется Ghost Imaging. Суть идеи в том, что два фотона, находящихся в состоянии квантовой запутанности, разделяют. Первый летит на объект и «отскакивает» от него, а второй сразу направляется в заранее установленную камеру, минуя объект. Тот, что отскочил, попадает на специальный фотодиод, который дает сигнал камере. И тогда камера фиксирует второй фотон. Так постепенно появляется изображение.
Парадокс в том, что изображение строится из фотонов, которые никогда не «видели» изображаемый ими объект и никак с ним не взаимодействовали. Ученые объясняли это квантовой запутанностью.
Однако позже выяснилось, что того же результата можно достичь гораздо быстрее — и без квантовых эффектов. Использовался луч света, который тоже разделялся на два. Дальше с помощью системы зеркал и фотодетекторов ученые измеряли яркость отраженного света и записывали эти данные для каждого отдельного пикселя. Первый фотодетектор измерял силу первого луча, второй — яркость отраженного. На основании этих показателей компьютер высчитывал то, какой вклад делает отдельный пиксель во все изображение.
Зная эти цифры, можно построить изображение или, если взглянуть с другой стороны, — матрицу, в ячейках которой хранились данные о яркости исходного объекта.
Считалось, что компьютер для этого обязателен — только с его помощью можно точно интерпретировать значение яркости каждого отраженного луча.
Но ученые решили убрать компьютер из уравнения. И вместо специальной считывающей камеры проецировали лучи света нужной яркости на экран. Подобрав правильную частоту — яркость лучей менялась каждые 50 мс — они смогли создать изображение, которое может воспринять человеческий глаз. Получился более сложный аналог телевизора с лучевой трубкой. Однако главная идея сохранилась: изображение создавалось на основе поведения фотонов, которые не взаимодействовали с объектом.
Квантовые эффекты имеют самые разные приложения. Например, с помощью фотонов и квантового переключателя ученым из Университета Квинсленда удалось разрешить дилемму о курице и яйце.
