Een camera die gebruikmaakt van quantumeffecten kan beelden maken uit licht dat de gefotografeerde objecten nooit heeft geraakt. Zo wisten onderzoekers letters te fotograferen die in duisternis gehuld bleven.
Een quantumcamera kan beelden maken op basis van licht dat het onderwerp nooit echt heeft verlicht. Dit kan nuttig zijn voor het maken van foto’s van bijzonder kwetsbare weefsels en materialen.
Gewone camera’s vangen het licht op dat op voorwerpen weerkaatst, en maken daar een beeld van. Slecht verlichte voorwerpen, die slechts in contact komen met enkele lichtdeeltjes, staan daarom vaak onscherp op foto’s. Natuurkundige Xiaosong Ma van de Nanjing-universiteit in China en zijn collega’s hebben nu een apparaat gebouwd dat gebruik kan maken van licht dat het object nooit raakt.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Doolhof
Hun apparaat bestaat uit een doolhof van lenzen, spiegels en kristallen op een tafel. Licht dat aan de ene kant wordt geproduceerd, wordt aan de andere kant gedetecteerd. Ze testten hun techniek op een kleine plaat met drie letters die tussen twee spiegels werd geplaatst. In plaats van natuurlijk licht of flitslicht te gebruiken, richtten de onderzoekers een laserstraal op een van de kristallen van het apparaat, waardoor paren van lichtdeeltjes ontstonden. Deze reisden door het spiegeldoolhof, maar ze raakten het object niet.
Sommige deeltjes namen een weg met een splitsing op hun route die ze naar de plaat met letters had kunnen leiden. Ze gingen in plaats daarvan de andere kant op. Dankzij de eigenaardigheden van de quantummechanica was alleen al de mogelijkheid om deze alternatieve route te nemen al voldoende om iets over het object vast te leggen in de eigenschappen van de lichtdeeltjes.
Aan het eind van het doolhof raakte het licht een detector die deze eigenschappen registreerde. Daarna gebruikte een computer ze om het uiteindelijke beeld van de drie letters te genereren.
Tegenintuïtief
‘Quantumfysica is vaak tegenintuïtief aan onze dagelijkse ervaring. Hier helpt dat ons, om verder te gaan dan mogelijk is met conventionele beeldvorming’, zegt Ma. De nieuwe methode kan nuttig zijn voor het bestuderen van objecten zoals fragiele levende cellen die beschadigd worden door licht.
Natuurkundige Radosław Łapkiewicz van de Universiteit van Warschau in Polen zegt dat de techniek ook nuttig kan zijn voor het in beeld brengen van materialen die reageren op één soort licht, zoals infrarood, maar niet op een andere, zoals zichtbaar licht.
Helemaal af is het werk nog niet. In het huidige ontwerp slagen fotonen er soms toch in om het object te raken, zegt Łapkiewicz, dus het ontwerp kan nog worden verbeterd.
