“80后”科学家研制出单像素三维照相机 实现“鬼”成像

最近，中科院上海光学与精密机械研究所一群爱好量子光学的"80后"科学家研制出了世界上第一台单像素三维照相机。用这台相机拍照，可轻而易举地获取空间飞行器的全息图像。

他们刚把成果放到网上，就引起了同行的兴趣。关注全球最新技术的网站"MIT技术评论"在1月29日率先报道了这则消息，一位署名戈登·罗素的网友诙谐地说："有了这个技术，很快我们就能给星际飞船拍全身像了！"

左侧为实景图，右侧是3D"鬼"成像

"鬼"成像

平时我们所见的相机都有一个统一名称--光学成像。而这群年轻人做的，是利用光和电磁波的无规涨落性质的成像--量子成像，俗称"鬼"成像。

听来有些吓人，想去却十分逼真：传统光学成像都是物体反射出的一根根光线进入镜头，落在胶片或电子元件上，一个个光斑排列在一起，形成一幅图像。但"鬼"成像却把自然界想象成一个由无数光子组成的量子场。这个场里的光子会不停涨落，每一个的状态都能计算出来。因此，要得到图像，不再需要依靠光线进入成像镜头，而只需要依靠反射光波能量的探测和计算--仿佛幽灵般可以靠意念洞察一切。

"在谷歌地图的照片上，我们经常看到白云遮住了地面景物。"大师兄龚文林介绍，"但用'鬼'成像的方法，就能在很大的程度上穿透白云，把地面看清楚。"

现在他们研制的只是原理机，从严格意义上说，"量子照相机"应该算是已经在实验室诞生了。但他们认为，要做到真正能在实际野外环境中运用才算成功。若有了"量子照相机"，医院就可以直接用普通光照出X光不易看出的人体软组织的损伤、病变；雷达侦察时，就能轻而易举地分辨出闯入侦察区域的小亮点是一只鸟还是一架飞机。

把"量子照相机"变为现实是这群"80后"的最大梦想。世界上很多实验室都在朝着这个目标前进，他们想冲第一。

"浪淘沙"

他们自己感觉那是"大浪淘沙"的结果--愿意寻找别样生活的同学都离开了，他们是"就喜欢这个"，根本不想去别的地方。一届学生里，可能也就会"淘"出一个。

目前，见诸公开报道的"鬼"成像设备，还没有能走出实验室的。在国家高技术研究发展计划（863计划）地球观测与导航技术领域等项目的支持下，这群年轻人铆着劲，硬是在世界上第一个做出了能在自然条件下应用的"量子照相机"。去年夏天，陈明亮、李恩荣、徐旭阳、薄遵望和邓陈进这五个男生转战于城市、郊区和高原、大湖边，取得了各种气象环境条件下的第一手漂亮数据。

在光机所的一个角落里，放着一个大集装箱。与众不同的是，这个集装箱上装着空调，侧面还开了扇窗。龚文林告诉记者，这就是他们野外试验的"移动房屋"：仪器设备几乎堆满了所有空间，留给人的空间，只够4个人挤在一起站着。等卸下仪器，便可有"半个房间"，供他们在野外值守时休息。虽然有空调，那是给仪器吹的，冷热得尽机器，不由人--当时，他们看见建筑工地的简易住宅都羡慕。

为了运设备到试验场地，他们和当地牧民一起，用两米长的石条，铺出一条路；为了获取不同天气条件下的设备成像数据，在高原的强烈日照下，他们的皮肤晒脱了一层又一层。

1997年，美国华裔科学家朱棣文以量子光学的成就获得诺贝尔物理学奖，当时他惋惜地提到"共同起步"的中国同行，由于实验经费等诸多掣肘而在这场"赛跑"中落后。他所说的"中国同行"就是上海光机所的量子光学实验室。

如今，轮到这个实验室的工作让美国同行惊讶。课题组长、中国科学院上海光学精密机械研究所研究员韩申生说，当年的差距，在过去十几年已逐渐追平。"80后"这一代"站在一个时代的门槛上，有希望在新的光学体系中占据一席之地"。

（原载于《文汇报》 2013-03-23 01版）