In een verbluffende wending die lasers aan hun levenskeuzes zal doen twijfelen, hebben wetenschappers met succes gewoon oud zonlicht gebruikt om kwantum-spookbeeldvorming uit te voeren. Decennialang vertrouwde kwantumoptica op een proces dat spontane parametrische down-conversie (SPDC) heet, dat doorgaans een krachtige, stabiele laser vereist die in een niet-lineair kristal schijnt. Maar het blijkt dat het universum flexibeler is dan we dachten: zelfs gedeeltelijk coherent licht kan de klus klaren, en nu, zoals een team van de Xiamen Universiteit (onder leiding van Wuhong Zhang en Lixiang Chen) heeft aangetoond, kan ook de zon zelf het doen.

De uitdagingen zijn echter reëel. Zonlicht dat de aarde bereikt is een wispelturig iets - voortdurend fluctuerend in helderheid, richting en positie - wat het een nachtmerrie maakt voor nauwkeurige uitlijning. Maar het team, zoals gerapporteerd in Advanced Photonics, bouwde een automatisch zonvolgsysteem (als een chique equatoriale telescoopmontering) dat de zon de hele dag volgt, de stralen leidt in een 20 meter lange plastic multimode optische vezel, die naar een donker laboratorium leidt waar het een periodiek gepold kaliumtitanylfosfaat (PPKTP) kristal raakt.

En zie, het werkte. Het systeem genereerde fotonparen met sterke positiecorrelaties, en bereikte een spookbeeldzichtbaarheid van 90,7% - net onder de 95,5% van een standaard 405 nm laser bij hetzelfde pompvermogen. Ze reconstrueerden zelfs een complexer 2D-beeld dat ze een 'spookgezicht' noemen, omdat wetenschap humor heeft.

Hoe doet het dit? Het brede spectrum van zonlicht helpt quasi-fasematching in het kristal te behouden, waardoor er genoeg gecorreleerde paren ontstaan. Door gegevens over langere perioden te verzamelen, verbeterden ze de signaal-ruisverhouding en contrast-ruisverhouding, wat bewijst dat het systeem de stemmingswisselingen van de zon aankan.

Dit is de eerste succesvolle SPDC met spookbeeldvorming op zonne-energie, en het opent de deur naar volledig passieve kwantumbeeldvorming - geen lasers, geen externe stroom. De onderzoekers suggereren dat dit een gamechanger zou kunnen zijn voor kwantumsystemen in afgelegen of ruimtegebaseerde omgevingen. En met toekomstige vooruitgang in zonne-energiecollectie, kristaltechniek en beeldreconstructie (hallo, compressed sensing en machine learning), zouden we binnenkort kwantumcamera's kunnen hebben die letterlijk op zonneschijn draaien.

In ander nieuws: lasers voelen zich naar verluidt 'niet gewaardeerd'.