光子的量子纠缠让显微镜分辨率翻倍

利用量子力学研究“奇异”现象，加州理工学院的研究人员发现了一种将光学显微镜分辨率提高一倍的方法。

在发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中，由医学工程和电气工程师布伦教授Lihong Wang领导的一个团队展示了通过所谓的量子纠缠在显微镜方面取得的飞跃。量子纠缠是一种现象，其中两个粒子相互连接，使得一个粒子的状态与另一个粒子的状态相关联，而不管粒子是否彼此靠近。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）将量子纠缠称为“远距离的幽灵作用”，因为它无法用他的相对论来解释。

根据量子理论，任何类型的粒子都可以纠缠在一起。在Wang的显微镜技术中，被称为巧合量子显微镜（QMC），纠缠的粒子是光子。总的来说，两个纠缠的光子被称为双光子，对于主的显微镜来说，重要的是，它们在某些方面表现为单个粒子，其动量是单个光子的两倍。

由于量子力学说所有的粒子也是波，并且波的波长与粒子的动量成反比，因此动量的粒子具有较小的波长。因此，由于双光子的动量是光子的两倍，因此其波长是单个光子的一半。

QMC通过使用双光子来绕过这一限制，双光子携带较长波长光子的较低能量，可能同时具有较高能量密度的光子的较短有效波长。

通过物体的光子称为信号光子，不通过物体的光子称为空闲光子。然后，这些光子继续通过更多的光学器件，直到它们到达连接到计算机的探测器，该探测器根据信号光子携带的信息构建细胞的图像。令人惊讶的是，尽管存在物体及其单独的路径，但配对的光子仍然纠缠为双光子，其表现为波长的一半。这一发现可能有助于解释为什么光子可以穿过一个或多个不同的介质，并且它们的相互作用可以影响它们的行为。

（编辑：银川站长网）

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