自2019年人类第一次看到量子纠缠的影像以来，科学家仍然想要看得更清楚些。英国曼彻斯特学院的研究人员与罗马萨皮恩扎学院的达尼洛·齐亚（Zia）和法比奥·夏里诺（Fabio）合作，近来展示了一种新技术，可以实时显示两个纠缠光子(构成光的基本粒子)的波函数。这一成果有望加速量子技术的进步，改进量子态表征、量子通讯并开发新的量子成像技术。
研究论文发表于8月14日号的《自然光子学（）》上，研究人员展示了愈发清晰的量子纠缠成像，并在研究论文手指出，其图象形状为形意阴阳布光。
论文中图片说明为：a、量子纠缠重合图象（如插图所示）酷似阴阳形意图。插图比列与主图中的比列相同。b、重构了投射在未知泵上的图象的振幅和相位结构。
量子纠缠理论
1935年，在斯坦福高等研究院，阿尔伯特·爱因斯坦（）与鲍里斯·波多尔斯基（Boris）、纳森·罗森（Rosen）共同提出了EPR悖论。这个悖论显示，在量子热学中，两个互相作用的粒子，无论相隔多远（理论上这个距离可以比银河系半径还大），其量子状态仍能“纠缠”在一起，共享同一个整体的化学状态。这些超距的量子关联被称为量子纠缠，也被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”。
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目前，科学界普遍接受了量子热学的正统解释，也接受了量子纠缠的存在性。不过在很长一段时间里，人们一直没有真正看见量子纠缠的图象。
量子纠缠成像
假如要给量子纠缠照相，首先要构建一个量子纠缠的系统，否则巧妇难为无米之炊。
波函数是量子热学的核心原则，它提供了对粒子量子态的全面理解。诸如，以一双鞋为例，量子纠缠的概念可以称作随机选择一只鞋。在你认出一只鞋的那一刻，另一只鞋的性质（无论是双脚还是双脚）就立即会被认下来，而不管它在宇宙中的任何位置。
在鞋的事例中量子纠缠通讯，鞋的“波函数”可以携带例如左或右、尺寸大小以及颜色等信息。更确切地说，波函数使量子科学家才能预测对量子实体进行各类检测的可能结果，比如位置、速度等。
这些预测能力十分有用，非常是在快速发展的量子技术领域，晓得量子计算机中形成或输入的量子态将准许测试计算机本身，进而促使量子技术的发展。再者，量子估算中使用的量子态十分复杂，涉及许多可能表现出强烈的非局部相关性(纠缠)的实体。
了解这些量子系统的波函数是一项具有挑战性的任务，这也被称为量子态断层扫描或量子断层扫描。使用标准方式(基于所谓的投影操作)，完整的断层扫描须要大量的检测，这种检测会随着系统的复杂性(维度)降低而迅速降低。
量子层析成像的投影检测方式可以被觉得是从独立的方向观察投射在不同墙面上的高维物体的阴影。
在2019年发表于《科学·进展》的研究中，法国图卢兹学院的化学学家保罗-安托万·莫罗（Paul-）率领团队首次拍摄到量子纠缠的相片。总算，人类第一次亲眼看到这些“幽灵般的超距作用”。
左为量子纠缠首次成像，右为黑洞第一次成像。
但是，在精典光学中，还有另一种重建3D物体的方式。这就是所谓的数字全息技术，它是基于记录一个单一的图象，称为干涉图，通过用参考光干涉物体的散射光来获得。
此次研究人员就是通过干涉形式，找到一种重建相关双光子态空间结构的新方式。她们将上述概念扩充到两个光子的情况下。重建双光子态须要将其与已知的量子态叠加，之后剖析两个光子同时抵达的位置的空间分布。“我们在重建时间上实现了三个数目级的提高，对双光子态具有高保真度，获得了等于87%的平均保真度。”
对两个光子同时抵达的成像称为重合成像。这种光子可能来自参考源，也可能来自未知源。量子热学强调，光子的来源是难以确定的量子纠缠通讯，这就形成了可以拿来重建未知波函数的干涉图象。这项实验是由一种先进的单反实现的，该单反在每位象素上以毫秒(百万分之1秒)的帧率记录风波。
圣地亚哥学院博士后、这篇论文的共同作者之一阿莱西奥·德埃里科(D')博士，指出了这些创新方式的巨大优势。“这种方式比先前的技术快得多，只需几分钟或几秒钟即可，而不是几天。重要的是，测量时间不受系统复杂性的影响，这解决了投影断层成像中常年存在的可扩充性挑战。”
这项研究的影响不仅仅局限于学术界，它还具有加速量子技术进步的潜力，比如改进量子态表征、量子通讯和开发新的量子成像技术等。