Kuantum Hologramları Vücutlarımızın ve Hücrelerimizin Ayrıntılı Görüntülerini Yapabilir

Artık kuantum hologramları vücutlarımızın ve hücrelerimizin ayrıntılı görüntülerini yapabiliyor

Bir zamanlar, hologramlar sadece bilimsel bir meraktı. Ancak lazerlerin hızlı gelişimi sayesinde, bilim kurgu filmlerinde (en unutulmazı Star Wars) kredi kartları ve banknotlar için güvenlik görüntülerinde görünerek yavaş yavaş gün yüzüne çıktılar ve hatta ölü rapçi Tupac'ın 2012'de Coachella müzik Festivali'nde hayranları için sahnede hologramı belirdi.

Holografi, bir nesnenin saçtığı ışığın kaydedilmesi ve üç boyutlu olarak sunulması sürecidir. 1950'lerin başında Macar-İngiliz fizikçi Dennis Gabor tarafından icat edilen keşif daha sonra ona 1971'de Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı.

Banknotlar, pasaportlar ve tartışmalı rapçilerin ötesinde holografi, veri depolama, biyolojik mikroskopi, tıbbi görüntüleme ve tıbbi teşhis gibi diğer pratik uygulamalar için önemli bir araç haline geldi.

Holografik mikroskopi adı verilen bir teknikte bilim insanları, dokulardaki ve canlı hücrelerdeki biyolojik mekanizmaları deşifre etmek için hologramlar yapıyorlar. Örneğin, bu teknik rutin olarak sıtma parazitlerinin varlığını tespit etmek için kırmızı kan hücrelerini analiz etmek ve IVF (tüp bebek) işlemleri için sperm hücrelerini tanımlamak için kullanılır.

Fakat, geleneksel holografik yaklaşımların sınırlamalarını aşmak için yeni bir kuantum holografisi türü keşfedildi.

Bu çığır açan keşif, tıbbi görüntülemenin iyileştirilmesini ve kuantum biliminin ilerlemesini hızlandırabilir. Bu, kuantum hesaplama ve kuantum iletişimi de dahil olmak üzere kuantum fiziğine dayanan tüm teknolojileri kapsayan bilimsel bir alandır.

Hologramlar nasıl çalışır?

Klasik holografi, iki yola bölünmüş bir lazer ışını ile üç boyutlu nesnelerin iki boyutlu görüntülerini oluşturur.

Nesne ışını olarak bilinen bir ışının yolu, bir kamera veya özel holografik film tarafından toplanan yansıyan ışıkla holografinin konusunu aydınlatır.

Referans ışını  olarak bilinen ikinci ışının yolu, bir aynadan doğrudan konuya dokunmadan toplama yüzeyine geri döner.

Hologram, iki ışının buluştuğu ışığın fazındaki farklılıkları ölçerek oluşturulur. Aşama, özne ve nesne ışınlarının dalgalarının birbirine karıştığı ve birbirine müdahale ettiği miktardır.

Bir yüzme havuzunun yüzeyindeki dalgalara biraz benzeyen girişim olgusu, uzayda her iki bölgeyi de içeren karmaşık bir dalga deseni oluşturur.

Girişim genellikle ışığın "tutarlı" olmasını gerektirir - her yerde aynı frekansa sahiptir. Örneğin bir lazer tarafından yayılan ışık tutarlıdır ve bu nedenle bu tür ışık çoğunluğu holografik sistemde kullanılır.

Holografi Dolaşıklığı

Dolayısıyla, optik tutarlılık herhangi bir holografik süreç için hayati önem taşır. Ancak yeni çalışmamız, foton adı verilen ışık parçacıkları arasındaki "kuantum dolaşıklığı" denen bir şeyi kullanarak holografideki tutarlılık ihtiyacını ortadan kaldırıyor.

Geleneksel holografi temel olarak optik tutarlılığa dayanır, çünkü ilk olarak, ışık hologram üretmek için müdahale etmeli ve ikincisi, ışık müdahale etmek için tutarlı olmalıdır. Bununla birlikte, ikinci bölüm tam olarak doğru değildir, çünkü hem tutarsız hem de parazit üretebilen belirli ışık türleri vardır.

Bu, bir kuantum kaynağı tarafından çiftler halinde gruplanmış bir parçacık akışı biçiminde yayılan dolaşık fotonlardan oluşan ışık için geçerlidir. 

Bu çiftler kuantum dolanması adı verilen benzersiz bir özellik taşırlar. İki parçacık birbirine karıştığında, uzayda ayrılabilmelerine rağmen, içsel olarak bağlanırlar ve etkili bir şekilde tek bir nesne olarak hareket ederler. Sonuç olarak, dolaşmış bir parçacık üzerinde yapılan herhangi bir ölçüm, dolaşan sistemi ile bir bütün olarak etkiler.

Çalışmada her bir çiftin iki fotonu ayrılarak iki farklı yöne gönderilmiştir.

Bir foton, örneğin üzerinde biyolojik bir örnek bulunan mikroskop numunesi olabilecek bir nesneye gönderilir. Nesneye çarptığında, foton geçtiği örnek malzemenin kalınlığına bağlı olarak biraz sapacak veya biraz yavaşlayacaktır. Ancak bir kuantum nesnesi olarak bir foton, şaşırtıcı bir şekilde sadece bir parçacık olarak değil, aynı zamanda bir dalga olarak da davranma özelliğine sahiptir.

Bu tür dalga-parçacık ikili özelliği, nesnenin yalnızca çarptığı kesin konumda kalınlığını araştırmasına değil, aynı zamanda tüm uzunluğu boyunca kalınlığını bir kerede ölçmesine olanak tanır. Numunenin kalınlığı - ve dolayısıyla üç boyutlu yapısı - fotonun üzerine "damgalanır".

Fotonlar karıştığından, bir foton üzerine basılan projeksiyon aynı anda her ikisi tarafından paylaşılır.

Parazit olgusu daha sonra, ışınların üst üste binmesine gerek kalmadan uzaktan gerçekleşir ve sonunda iki fotonun ayrı kameralar kullanılarak tespit edilmesi ve aralarındaki korelasyonların ölçülmesiyle bir hologram elde edilir.

Bu kuantum holografik yaklaşımın en etkileyici yönü, fotonların birbirleriyle hiçbir zaman etkileşime girmemesine ve herhangi bir mesafe ile ayrılabilmesine rağmen fotonlar arasında kuantum dolanmasıdır.

Böylece ölçtüğümüz nesne ve son ölçümler gezegenin zıt uçlarında yapılabilir.

Bu temel ilginin ötesinde, bir holografik sistemde optik tutarlılık yerine dolaşmanın kullanılması, daha iyi Stabilite ve gürültü direnci gibi pratik avantajlar sağlar. Bunun nedeni, kuantum dolanmasının doğal olarak erişilmesi ve kontrol edilmesi zor olan ve bu nedenle dış sapmalara daha az duyarlı olma avantajına sahip bir özellik olmasıdır.

Bu avantajlar, mevcut mikroskopi teknikleriyle elde edilenlerden çok daha kaliteli biyolojik görüntüler üretebileceğimiz anlamına geliyor. Yakında bu kuantum holografik yaklaşım, hücrelerin içindeki biyolojik yapıları ve daha önce hiç gözlemlenmemiş mekanizmaları ortaya çıkarmak için kullanılabilir.

Yorum Gönder (0)
Daha yeni Daha eski