Ученые из Массачусетского технологического института придумали аппарат, с помощью которого можно узнать, что происходит за углом, не заглядывая за угол. Для этого пришлось создать аппарат, способный очень быстро подсчитывать отдельные фотоны, и измерять путь, которые они проходят. Новая система может пригодиться спасателям (например, при работе в завалах) и медикам в качестве инструмента для диагностики.
— Представьте себе, что фотоны это частицы, которые отскакивают от стен, летят по коридору и залетают за угол. Часть из них «ударяется» об интересующий нас объект и улетает обратно. Когда это происходит, мы можем использовать данные о времени, которое понадобилось фотону на путешествие, чтобы получить информацию о геометрии интересующего нас объекта, — поясняет Открист Гупта, ведущий автор исследования.
Группа исследователей использовала оптическую систему, состоящую из сверхбыстрого лазера и электронно-оптической («щелевой») камеры (устройства с синхронной развёрткой изображения — высокоскоростного фоторегистратора для регистрации изменения интенсивности импульса света со временем), работающих с частотой около 3 ТГц (3 трлн снимков в секунду).
Такой способ съемки позволил ученым определить, путем сравнения снимков, сколько времени понадобилось каждому из фотонов на то, чтобы долететь до цели и вернутся. Чем раньше фотон сталкивался с препятствием, тем быстрее он возвращался, что позволило восстановить очертания спрятанного предмета. Правда, ученым пришлось буквально подсчитывать фотоны поштучно — на каждом снимке их было не больше трех.
Слева — наблюдаемый объект, по центру — двухмерная реконструкция объекта по испускаемой им тепловой энергии, справа — оптически реконструированный объект. Фото из статьи в журнале Optics Express.
Фактически, новый метод основан на получении отражения объекта, находящегося за углом, без помощи зеркала. Грубо говоря, лазер, как электронно-лучевая трубка телевизора, очень быстро создает развертку изображения, а камера анализирует, как долго летят фотоны по каждой из возможных траекторий. Поскольку объекты, находящиеся между лазером и исследуемым предметом, не зеркальны, то в камеру возвращается очень мало фотонов, и их приходится пересчитывать по одному.
Гупта считает, что на коммерциализацию новой технологии потребуется от пяти до десяти лет.
