В ошеломляющем повороте, который заставит лазеры усомниться в своём жизненном выборе, учёные успешно использовали обычный солнечный свет для квантовой ghost-визуализации. На протяжении десятилетий квантовая оптика полагалась на процесс, называемый спонтанным параметрическим рассеянием вниз (SPDC), который обычно требует мощного стабильного лазера, направленного на нелинейный кристалл. Но, как оказалось, вселенная более гибкая, чем мы думали: даже частично когерентный свет может выполнить эту работу, и теперь, как показала команда из Университета Сямэня (под руководством Вухонга Чжана и Лисяна Чена), это может сделать и само солнце.

Однако проблемы реальны. Солнечный свет, достигающий Земли, — капризная вещь: постоянно колеблется яркость, направление и положение, что делает его кошмаром для точной настройки. Но команда, как сообщается в Advanced Photonics, создала автоматическое устройство слежения за солнцем (похожее на модную экваториальную монтировку для телескопа), которое следит за солнцем весь день, направляя его лучи в 20-метровый пластиковый многомодовый оптический волокно, которое ведёт в тёмную лабораторию, где оно попадает на периодически поляризованный кристалл фосфата калия и титанила (PPKTP).

И вот оно, сработало. Система генерировала пары фотонов с сильной пространственной корреляцией, достигая видимости ghost-изображения 90,7% — чуть меньше 95,5% от стандартного лазера с длиной волны 405 нм при той же мощности накачки. Они даже восстановили более сложное 2D-изображение, которое назвали «призрачное лицо», потому что наука обладает чувством юмора.

Как это удаётся? Широкий спектр солнечного света помогает поддерживать квазифазовый синхронизм в кристалле, производя множество коррелированных пар. Собирая данные в течение длительных периодов, они улучшили отношение сигнал/шум и контраст/шум, доказав, что система может справиться с перепадами настроения солнца.

Это первая успешная солнечная SPDC с ghost-визуализацией, и она открывает путь к полностью пассивной квантовой визуализации — без лазеров, без внешнего питания. Исследователи предполагают, что это может стать переломным моментом для квантовых систем в удалённых или космических условиях. А с будущими достижениями в сборе солнечного света, инженерии кристаллов и реконструкции изображений (привет, сжатое зондирование и машинное обучение) мы скоро можем получить квантовые камеры, которые буквально работают на солнечном свете.

В других новостях, лазеры, как сообщается, чувствуют себя «недооценёнными».