2023年夏天，量子光学圈被一张图刷屏：黑白双鱼、S形分界、首尾互咬——活脱脱一幅太极阴阳图[1]。但把它拍出来的不是玄学家，而是渥太华大学与罗马一大的实验团队，他们用“双光子数字全息术”把一对空间纠缠光子的联合波函数首次完整成像，振幅和相位一次读出。
（图片来自文献[1]）
故事得从SPDC（自发参量下转换）说起。一束泵浦激光打进非线性晶体，塌缩出信号光与闲置光这对“光子双胞胎”，它们共享一个空间双光子态。过去要刻画这种高维纠缠，得做成千上万次投影测量，几天都跑不完。新方法的巧思是借了经典全息的壳：拿一个已知参考双光子态去和未知态叠加，用像素级时间标记相机（TPX3CAM，纳秒分辨）只记“同时到达”的符合计数，干涉条纹里就锁着未知态的振幅与相位信息，反演几秒到几分钟搞定。
那太极图哪来的？团队故意用空间光调制器把泵浦光本身雕成阴阳图形，再让晶体产生的纠缠态把这套振幅—相位结构“印”进去。重建出来，图6a的符合干涉图、图6b的相位解包，正好是一枚标准太极。换句话说，宇宙没自带太极，是科学家选了太极当测试图案——就像用分辨率标板校相机，顺手挑了个文化辨识度最高的。
这事的价值不在“科学证明玄学”，而在工具本身：双光子数字全息把高维量子态层析从“几天扫描”压到“实时重构”，波函数不再只是一堆系数，而是能直接看见、能拿来解相位奇点的图像。它对量子成像绕衍射极限、高维量子通信态校准、乃至光子芯片出厂质检，都是底层基础设施级的进步。
古人画太极凭直觉说“阴阳互抱”，物理学家用符合计数和干涉相位追到同一幅图——两者路径不同，但图样撞车那一刻，确实有点浪漫：我们终于给“幽灵般的超距作用”拍了张证件照，而照片背景，恰是东方用了两千年的符号。
参考文献
[1]Zia, D., Dehghan, N., D'Errico, A., et al. Interferometric imaging of amplitude and phase of spatial biphoton states. Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01272-3
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01272-3
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自胡新根科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-52206-1546716.html?mobile=1
收藏
