单光子全息图首次“出炉”

《科学日报》，北京，7月21日(记者刘霞)——据《美国商业内幕》报道，波兰华沙大学的科学家首次制作了一个单光子全息图。他们说，最新的研究可以加强科学家对量子力学的理解，给他们一种看待量子现象的新方法，并有望开启一个全新的量子全息时代。

全息成像不同于摄影，因为它能再现物体的空间结构，让人们清楚地看到它的三维形状。全息术利用两个波相遇形成一个新的波的经典干涉现象。然而，因为光子的相位(波的一个属性)总是波动的，经典干涉不能用光子来测试。在最新的研究中，华沙大学的物理学家利用量子干涉获得了光子的全息图，并发现光子的波函数在量子干涉中相互作用。

研究人员解释说，波函数是量子力学中的一个基本概念，它与粒子处于某种状态的可能性有关，也是薛定谔方程的核心。在有经验的物理学家手中，这个函数可以用来“建立”一个量子粒子系统的模型。

在拍摄光子对时，研究人员拉多万·西阿拉皮·卡维克斯和迈克尔·雅克拉注意到了双光子干涉现象。在双光子干涉中，可区分的光子对在进入分束器时随机移动，但是不可区分的光子对显示量子干涉，这影响了它们的行为:这些光子对或者一起传输或者一起反射。

“我们想知道双光子量子干涉是否与全息术中的经典干涉相同。我们可以使用已知状态的光子来进一步获得未知状态光子的信息。分析使我们得出了一个惊人的结论。当两个光子出现量子干涉时，干涉过程取决于它们的波前形状(同一波前上每个点的振动相位是相同的)。”

研究人员表示，最新的实验对于理解量子力学的基本原理具有重要意义，也有助于更好地理解波函数的性质。他们希望用这种方法制作更复杂量子物体的全息图。