Od njezinog otkrića pa sve do danas holografija je uspješno koristila klasičnu rasvjetu. Naše kolege D. Abramović, N. Demoli i H. Skenderović, u suradnji s M. Stipčevićem sa Instituta Ruđer Bošković pokazuju u radu objavljenom u časopisu Physical Review A da se holografska metoda može još uspješnije koristiti s kvantnom svjetlošću.

Quantum holography with single-photon states

Denis Abramović, Nazif Demoli, Mario Stipčević, Hrvoje Skenderović

Physical Review A 108, 013709 (2023).

DOI: 10.1103/PhysRevA.108.013709

Holografija omogućuje zapis i prikaz 3D informacije o objektu i ima široku praktičnu primjenu u znanosti, umjetnosti te primijenjenoj znanosti, medicini i industriji. Holografske tehnike se uobičajeno opisuju s klasičnom valnom elektromagnetskom teorijom svjetlosti. Nasuprot takvom opisu poznato je da kvantna fizika pruža najdublji uvid u prirodu, a koji može biti suprotstavljen klasičnoj fizici. U novoobjavljenom radu je opisan eksperiment koji se ne može objasniti s klasičnom svjetlošću i koji pokazuje da je moguće efikasno vizualizirati objekt s kvantnim izvorom rasvjete, iako objekt nije moguće vidjeti s većim brojem fotona iz klasičnog izvora rasvjete.

Slika 1. Kvantni hologram (a) i klasični hologram (d) te njihova amplitudna (b, e) i fazna (c, f) rekonstrukcija.

Uz detektore pojedinačnih fotona kakvi su korišteni u prethodnim radovima u Laboratoriju za holografiju na IF-u, razvijen i korišten je dvofotonski izvor svjetlosti. Takvi izvori su popularni u istraživanjima kvantne informacije, kvantne komunikacije i kvantnog računanja. Među ostalim, imali su i ključnu ulogu u znanstvenim radovima nagrađenima prošlogodišnjom Nobelovom nagradom za fiziku. Parovi fotona iz nelinearnog kristala su vremenski korelirani i te vremenske korelacije su iskorištene za snažno smanjivanje šuma. Takvom selekcijom registriranih događaja na detektoru pojedinačnih fotona, signal je postao dominantniji od šuma unatoč tome što je šum bio 200 puta veći od signala. Ovakav novi pristup doprinosi boljem razumijevanju holografije i faznih svojstava fotona te omogućuje nove primjene u oslikavanju objekata oko nas.