通過記錄和重建包含單個光粒子的微弱光束，一項新技術打開了遠程物體全息成像的大門。 來自渥太華大學、加拿大國家研究委員會(NRC)和倫敦帝國理工學院的研究人員已經開發出一種新的量子啟發技術來進行全息攝影，使用激光渲染三維圖像，就像在《星際迷航》和《星球大戰》中一樣。

實驗實驗裝置 在渥太華理學院物理系兼職教授Benjamin Sussman博士的帶領下，研究人員在渥太華NRC極端光子學聯合中心合作，開發了一種開創性的量子全息技術。他們的目標是記錄和重建極其微弱的光束，這些光束僅由一種被稱為光子的光粒子組成。 他們的研究成果有可能徹底改變3D場景重建，并在不同領域解鎖大量應用程序。

準確地重建三維場景一直是成像領域的目標。從自動駕駛汽車到增強現實的應用都依賴于這一領域的進步。

項目負責人Sussman說：“我們團隊引入的量子全息技術比傳統的全息技術有兩個顯著的優勢。首先，它展示了對全息圖記錄過程中振動等機械不穩定性的卓越恢復能力。由于易受振動影響，傳統的全息術需要較短的曝光時間，而這項新技術使研究人員能夠長時間記錄全息圖，確保極高的精度。其次，我們的新技術可以用來記錄自發光或遠程物體的全息圖。” 這開辟了許多可能性，為遠距離物體的3D成像和表征量子點和單個原子的單光子發射的空間形狀鋪平了道路。 Sussman說：“研究小組的成就是通過量子成像的進步和尖端商業相機技術的可用性而實現的。通過利用先進的相機，每當它們檢測到單個光粒子時，就會提供精確的時間和位置標記，我們能夠解決記錄全息圖所需的相關性。這一突破突出了量子研究和技術發展之間的協同作用。”

傳統攝影主要捕捉場景強度，但全息攝影更進一步，結合了相位信息，即從場景不同部分收集的光之間的相對延遲。

振幅干涉是指兩個波的振幅(或能量)疊加成建設性或破壞性的現象，在全息攝影中起著至關重要的作用。然而，新開發的技術使用了一種不同類型的干擾。該論文的主要作者、前渥太華大學碩士學生紀堯姆·特卡達斯博士說：“我們的全息圖記錄了兩個光源強度之間的相關性，可以揭示單光子的量子干涉效應。” 這項研究有著深遠的影響，從增強現有的全息技術到在天文學、納米技術和量子計算等領域的全新應用，全息攝影的未來充滿光明。 該項研究成果發表在《科學進展》雜志上。