"Квантовый шпион" сможет идентифицировать объекты по одному фотону

Физики экспериментируют с "призраком изображения" - определением объектов, не глядя на них непосредственно, на протяжении более десяти лет. Они разделили лазерный луч и использовали его половину чтобы осветить целевой объект, за которым находится высокоточный детектор фотонов. Другая половина отправляется на второй детектор фотонов, выступающий в качестве камеры - оба детектора расположены на равном расстоянии от лазерного источника.

Лазер иногда ударяет в два идентичных фотона в одно и то же время, которые занимают одинаковую позицию в лазерном луче, даже если луч делится. Таким образом уже на сборе пространственной информации, когда оба детектора фотонов регистрируют одновременный удар, виртуальные тени целевого объекта постепенно появляется на "камере" детектора, потому что только одинаковые фотоны, которые попадают на целевой объект, способны зарегистрироваться детектором.

Но потребность в нескольких идентичных фотонах для создания тени делает "призрак изображения" плохо подходящим для темных условий, говорит Роберт Бойд в Университете Рочестера в Нью-Йорке.

"Мы могли бы, конечно, осветить объект, но это сведет на нет всю нашу работу", говорит он. Совместно с коллегами, он предложил альтернативный метод, который теоретически может определить объект из одной пары фотонов и таким образом избежать обнаружения даже в условиях низкой освещенности.

Система Бойда полагается на голографические пластины, которые должны быть построены заранее и могут определить только прозрачные объекты. Во-первых, лазерный луч направляется сквозь объект который изменяет пучок с характерным узором. Помимо объекта, луч отклоняет вторую часть луча под определенным углом, и в результате интерференционная картина записывается на голографическую пластинку.

Этот процесс повторяется для всех объектов, что зритель заинтересован выявить, каждый раз при использовании опорного пучка. На одной голографической пластине можно хранить до 10 000 таких изображений, говорит Бойд.

Система имеет некоторые недостатки - например, она может определить только теобъекты, которые уже были закодированы в голографической пластинке. Но есть ситуации, например, в военных условиях, когда это может быть полезно. "Мы, возможно, захотим узнать, наш ли в небе самолет, или же вражеский", говорит Бойд.