.Physicists use quantum correlations of photon pairs to hide images from standard cameras
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.Physicists use quantum correlations of photon pairs to hide images from standard cameras
물리학자들은 광자 쌍의 양자 상관관계를 사용하여 표준 카메라의 이미지를 숨깁니다
끌로에 베르니에르(Chloé Vernière)와 휴고 디피엔(Hugo Defienne) 그림 1. 실험 결과. a, 실험 설정. b, 카메라의 강도 이미지, c, 상관 관계 이미지. September 23, 2024
강도 이미지는 객체에 대한 정보를 보여주지 않지만 상관 관계 이미지에서 볼 수 있습니다. 출처: Chloé Vernière 이미지를 아주 잘 숨길 수 있다면 어떨까요? 가장 진보된 카메라조차도 감지할 수 없을 정도로요? 양자 광학의 속성을 사용하여 시각 정보를 인코딩하고, 일반적인 이미징 기술로는 보이지 않게 한다고 상상해보세요. 소르본 대학의 파리 나노과학 연구소 소속 연구진이 얽힌 광자를 사용하여 양자 이미징의 새로운 방법을 개발해낸 것이 바로 그것입니다. 휴고 데피엔과 그의 팀은 얽힌 광자 간의 공간적 상관관계로 이미지를 인코딩하는 기술을 개발했습니다.
얽힌 광자는 빛 입자로, 공간적 자유도가 매우 먼 거리에서도 강력하게 상관되어 있습니다. "얽힌 광자는 양자 컴퓨팅 과 암호화 와 같은 많은 응용 분야에 기본이 됩니다 ."라고 Defienne의 지도를 받고 Physical Review Letters 에 게재된 연구의 첫 번째 저자인 박사 후보 Chloé Vernière가 말했습니다 . "따라서 다양한 요구 사항을 충족하도록 광자의 공간적 상관 관계를 조정할 수 있는 것이 중요합니다."
연구팀은 표준 카메라로는 볼 수 없는 방식으로 시각 정보를 인코딩하기 위해 이 양자적 속성을 어떻게 형성할 것인지 탐구했습니다. 그들은 SPDC(Spontaneous Parametric Down-Conversion)라고 알려진 공정을 사용하여 얽힌 광자 쌍을 생성했습니다. 청색 레이저에서 나온 고에너지 광자를 비선형 결정을 통과시키면 광자는 두 개의 저에너지 얽힌 광자로 분리됩니다. 실험 설정 ( 그림 1a 참조)은 렌즈로 이미지를 블루 레이저 경로의 비선형 결정 에 투사하는 것을 포함합니다 . 결정이 없으면 이 설정은 기존 이미징 시스템처럼 작동하여 대상의 이미지를 생성합니다.
그러나 결정이 있는 경우 SPDC 프로세스가 발생하고 얽힌 광자 쌍만 카메라에 도달합니다. 다음에 일어나는 일은 놀랍습니다. 이미지를 보는 대신 카메라는 균일한 강도를 기록합니다(그림 1b 참조). 원래 물체의 흔적은 보이지 않습니다. 이제 그 정보는 얽힌 광자 사이의 양자 상관관계 내에 숨겨져 있습니다. 숨겨진 이미지를 발견하기 위해 연구자들은 단일 광자 감지 카메라를 사용하고 광자 우연의 일치(얽힌 광자 쌍이 동시에 카메라 에 도착하는 이벤트)를 감지하는 알고리즘을 개발했습니다 .
이러한 우연의 일치를 분석함으로써 연구자들은 광자 쌍의 공간적 상관관계를 기반으로 이미지를 재구성할 수 있었습니다(그림 1c 참조). 이미지 인코딩이 양자 상관관계에 기여하는 것을 개념적으로 요약한 다이어그램. 출처: Chloé Vernière 및 Hugo Defienne
"이미지는 광자의 공간적 상관관계로 전송됩니다." 디피엔이 말합니다. "일반적인 이미징에서처럼 개별 광자를 세는 것처럼 관찰하려고 하면 아무것도 보이지 않을 것입니다. "하지만 광자의 동시 도착을 측정하고 공간적으로 어떻게 분포되어 있는지 분석하면 이미지가 나타납니다.
여기서 핵심은 기존 이미징에서 일반적으로 활용되지 않는 빛의 양자적 속성을 활용한다는 것입니다." 베르니에르는 "이 접근법은 매우 유연하고 실험 설계가 비교적 간단 하여 실제 응용 분야에 유망합니다.
우리는 결정과 레이저의 속성을 제어함으로써 여러 이미지를 얽힌 광자의 단일 빔으로 인코딩할 수 있을 것이라고 믿습니다."라고 덧붙였습니다. 양자 빛은 고전적 빛보다 더 강력하고 회복성이 뛰어나므로 이 기술은 안전한 양자 통신이나 안개나 생물학적 조직과 같은 산란 매체를 통한 이미징에도 사용될 수 있습니다. 이 스토리는 연구자들이 출판된 연구 논문의 결과를 보고할 수 있는 Science X Dialog 의 일부입니다 . Science X Dialog에 대한 정보와 참여 방법은 이 페이지를 방문하세요 .
추가 정보: Chloé Vernière et al, 양자 상관관계에서 이미지 숨기기, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.093601 . arXiv 에서 : DOI: 10.48550/arxiv.2403.05166 저널 정보: Physical Review Letters , arXiv Chloé Vernière는 파리 소르본 대학의 박사 과정 학생으로, 파리 나노과학 연구소의 양자 이미징 팀에서 일하고 있습니다. Hugo Defienne은 파리 소르본 대학의 CNRS 연구원으로, 파리 나노과학 연구소의 양자 이미징 팀을 이끌고 있습니다. 그들의 연구 관심사에는 양자 광학, 광학 이미징 및 산란 매체의 광학이 포함됩니다.
https://phys.org/news/2024-09-physicists-quantum-photon-pairs-images.html
mssoms 메모 2409250426
그 유명한, 엄청나게 난해한 '양자 얽힘'의 적절한 비유로 키랄대칭으로 반대편 쪽을 0000으로 표현하는 샘플이 내게 있다. 보기1.이다.
보기1.은 무한대의 키랄 선대칭이 가능한 알고리즘에 의해 작성되었다. 여기에 보이는 문자들과 안보이는 숫자 0들은 서로 다른 문자 6종류을 꽉채울 수 있는 oms구조이다. 무한대 우주크기의 거대하거나 미세한 블랙홀 구조의 고밀도 미세중력 미세구조의 완벽한 키랄대칭을 실현할 수 있는 인위적으로 만들어진 oms.vix.ain 메타구조이다.
Example 1.
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
소스1.
"이미지는 광자의 공간적 상관관계로 전송됩니다." 디피엔이 말합니다. "일반적인 이미징에서 처럼 개별 광자를 세는 것처럼 관찰하려고 하면 아무것도 보이지 않을 것입니다.
"하지만 광자의 동시 도착을 측정하고 공간적으로 어떻게 분포되어 있는지 분석하면 이미지가 나타납니다. 여기서 핵심은 기존 이미징에서 일반적으로 활용되지 않는 빛의 양자적 속성을 활용한다는 것입니다."
1.
보기1.에서 문자들이나 0들이 2d로 현재 보여진다. 그런데 혹시 '3d,4d에 그 위치값을 가진다'고 가정해볼 수 있다.
그말인즉, 이미지는 광자의 공간적 상관관계로 전송된다고 볼수 있다. 감춰진 이미지는 0으로 표현되는 건 기본이고 2d에 존재하던 문자가 3d로 위치만 살짝 바꿔도 광자는 공간적으로 상호작용하게 된다. 이는 양자얽힘이 키랄대칭에서 n차원간 위치 이동이 가능한 상태에서 '다양한 이미징을 구현한다'는 뜻이다. 허허.
mssoms memo 2409250426
I have a sample that expresses the opposite side as 0000 with chiral symmetry as an appropriate metaphor for the famous, incredibly difficult 'quantum entanglement'. It is Example 1.
Example 1. was created by an algorithm that allows infinite chiral line symmetry. The letters and numbers 0 that are visible here are oms structures that can fill up six different types of letters. It is an artificially created oms.vix.ain metastructure that can realize perfect chiral symmetry of a high-density microgravity microstructure of a large or microscopic black hole structure of infinite space size.
Example 1.
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
Source 1.
"The image is transmitted as a spatial correlation of photons," says Dpien. "If you try to observe it as if you were counting individual photons as in general imaging, you wouldn't see anything.
"However, if you measure the simultaneous arrival of photons and analyze how they are spatially distributed, an image appears. The key here is to utilize the quantum properties of light, which are not commonly utilized in conventional imaging."
1.
In Example 1, letters or 0s are currently shown in 2D. However, let's assume that 'they have the position values in 3D and 4D'.
In other words, the image can be seen as being transmitted by the spatial correlation of photons. The hidden image is basically expressed as 0, and even if the letters that existed in 2D slightly change their positions to 3D, the photons interact spatially. This means that quantum entanglement 'implements various imaging' in a state where positional movement between n dimensions is possible in chiral symmetry. Hehe.
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