レーザーに人生の選択を疑問視させる驚きの展開で、科学者たちはありふれた太陽光を使って量子ゴーストイメージングに成功した。数十年にわたり、量子光学は自然パラメトリック下方変換(SPDC)と呼ばれるプロセスに依存しており、通常は強力で安定したレーザーを非線形結晶に照射する必要があった。しかし、どうやら宇宙は私たちが考えていたよりも柔軟なようだ:部分的にコヒーレントな光でもその役割を果たすことができ、今や厦門大学のチーム(張武鴻と陳立祥が率いる)が示したように、太陽自身もそれを行うことができるのだ。

しかし、課題は現実的だ。地球に届く太陽光は気まぐれで、明るさ、方向、位置が絶えず変動するため、精密な位置合わせには悪夢だ。しかし、Advanced Photonicsに報告されたように、チームは自動太陽追跡装置(派手な赤道儀式望遠鏡マウントのようなもの)を構築し、一日中太陽を追跡して、その光を20メートルのプラスチック製マルチモード光ファイバーに導き、暗い実験室に運び、そこで周期的分極ニオブ酸カリウムチタニル(PPKTP)結晶に当てた。

そして、なんと、それは機能した。システムは強い位置相関を持つ光子対を生成し、ゴーストイメージングの可視性90.7%を達成した。これは、同じポンプ出力の標準的な405nmレーザーによる95.5%にはわずかに及ばない。彼らはさらに、科学にはユーモアがあるため、「ゴーストフェイス」と呼ぶより複雑な2D画像も再構成した。

どうやってこれを成し遂げたのか?太陽光の広いスペクトルは結晶内の疑似位相整合を維持するのに役立ち、相関した光子対を豊富に生成する。より長い期間データを収集することで、信号対雑音比とコントラスト対雑音比を改善し、システムが太陽の気分のむらに対処できることを証明した。

これは、太陽光をポンプとするSPDCによるゴーストイメージングの初の成功であり、完全にパッシブな量子イメージングへの扉を開くものである。レーザーも外部電源も不要だ。研究者らは、これが遠隔地や宇宙ベースの設定での量子システムにとってゲームチェンジャーになる可能性があると示唆している。そして、太陽光収集、結晶工学、画像再構成(こんにちは、圧縮センシングと機械学習)の将来の進歩により、文字通り太陽光で動く量子カメラがすぐに登場するかもしれない。

一方、レーザーは「評価されていない」と感じていると報じられている。