量子成像是一個不斷發(fā)展的領(lǐng)域，它利用光粒子或光子在特殊情況下連接或糾纏的反直覺和“怪異”能力。無論這兩個光子相距多遠(yuǎn)，如果糾纏的兩個光子中的一個光子的狀態(tài)被調(diào)整，另一個也會被調(diào)整。

去年五月，加州理工學(xué)院的研究人員展示了這種糾纏如何使經(jīng)典光學(xué)顯微鏡的分辨率加倍，同時還能防止成像系統(tǒng)的光損壞脆弱的生物樣本。現(xiàn)在，同一個團(tuán)隊改進(jìn)了這項技術(shù)，使量子成像整個器官切片甚至小型生物成為可能。

在醫(yī)學(xué)工程和電氣工程布倫教授Lihong Wang的帶領(lǐng)下，這項新工作利用量子糾纏——阿爾伯特·愛因斯坦曾將其描述為“遠(yuǎn)距離幽靈般的動作”——不僅控制了照射到樣品上的光的顏色和亮度，還控制了光的偏振。

Wang說：“我們的新技術(shù)有可能為許多不同領(lǐng)域的量子成像鋪平道路，包括生物醫(yī)學(xué)成像，甚至可能是遠(yuǎn)程空間傳感”。他也是安德魯和佩吉·程醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)導(dǎo)主席和醫(yī)學(xué)工程執(zhí)行官。

與波長和強度一樣，偏振是光的基本屬性，表示光波的電分量相對于波的一般傳播方向的方向。大多數(shù)光，包括太陽光，都是非偏振的，這意味著它的電磁波在各個方向上移動和傳播。

然而，被稱為偏振器的濾光器可用于產(chǎn)生具有特定偏振的光束。例如，垂直偏振器只允許垂直偏振的光子通過。那些具有水平偏振的光子（即光波的電分量相對于行進(jìn)方向水平取向）將被阻擋。任何具有其他偏振角度（垂直和水平之間）的光將部分通過。結(jié)果是一束垂直偏振的光。

這就是偏振太陽鏡減少眩光的方法。它們使用垂直偏振化學(xué)涂層來阻擋被水平表面（如湖泊或雪地）反射而變成水平偏振的陽光。這意味著佩戴者只能觀察到垂直偏振光。

當(dāng)光強或顏色的變化不足以給科學(xué)家提供某些物體的高質(zhì)量圖像時，控制成像系統(tǒng)中光的偏振有時可以提供更多關(guān)于樣品的信息，并提供一種不同的方法來識別樣品與其背景之間的對比。檢測某些樣品引起的偏振變化也可以為研究人員提供有關(guān)這些材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和行為的信息。

Wang的最新顯微鏡技術(shù)，由于糾纏而巧合地被稱為量子成像（ICE），利用糾纏的光子對獲得生物材料（包括較厚的樣品）的高分辨率圖像，并對具有科學(xué)家所說的雙折射特性的材料進(jìn)行測量。

圖1.實驗設(shè)置和SSN信號檢索

與大多數(shù)材料一樣，雙折射材料不會以相同的方式彎曲入射光波，而是根據(jù)光的偏振和傳播方向?qū)⑦@些波彎曲到不同的程度�？茖W(xué)家研究的最常見的雙折射材料是方解石晶體。但生物材料，如纖維素、淀粉和許多類型的動物組織，包括膠原蛋白和軟骨，也是雙折射的。