“我们可以用这个系统来做电子和超导的量子模拟。”

上图：研究人员用液晶操纵光线，创造出一种雕刻的激光束，能够产生这种猫的照片般逼真的图像。

每个猫主人都知道，他们的猫伴侣喜欢追逐一个简单的激光笔发出的微小光点。现在，巴西的物理学家们已经找到了如何将激光捕获并弯曲成复杂的形状，从而产生了上图中令人印象深刻的逼真的猫的图像。在其他潜在的应用中，他们的方法（在最近发表在物理arxiv上的一篇论文中描述了）可能被证明有助于构建更好的光学阱，为各种量子实验创造超冷原子云。

圣保罗大学的合著者佩德罗·席尔瓦（Pedro Silva）和塞尔吉奥·穆尼兹（Sergio Muniz）表示，产生和精确控制高保真激光光束的能力，对许多研究和工业领域至关重要。他们将大多数波前工程方法分为两个基本类别。

第一种方法包括数字微镜（DMD）和声光调制器（AOM）等方法，这些方法易于实现，并且具有近实时反馈控制的快速响应。但它们控制光场相位的能力有限，不能产生某些类型的结构光。它们还容易出现散斑、衍射或其他失真。

第二组包括全息术和各种相位控制方法，它们可以产生相位结构光和矢量光束。其代价是控制速度较慢，而且缺乏实时反馈。圣保罗大学的研究人员想要提出一种相位控制方法，以实现 DMD 和 AOM 的一些理想特性 —— 特别是像素到像素映射、光图案的简单编码、更快的反馈和更精确的控制。

上图：实验装置示意图。

本质上，他们是改进了2007年提出的一种方法，以获得更清晰、更平滑的结果。他们将二极管激光偏振光与液晶的方向相匹配，用于空间光调制器。他们可以用电磁场来组织这些晶体，从而形成一系列的棱镜。通过对调制器的编程，研究人员可以使用这些棱镜来创造出多个任意的几何形状，以及完整的猫的细节图像。

研究人员表示：“我们展示的实验结果表明，使用所描述的方法不仅可以创建简单而平坦的几何形状，而且还可以创建具有详细强度分布的复杂而特征丰富的图像。”他们的方法可能适用于对来自更高功率脉冲激光器甚至超快激光器的光束进行整形。

未来，有用的应用还将包括光学图案化和光刻，以及超冷原子的光捕获，以创建诸如玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）等系统，这是模拟量子效应的理想选择。例如，BEC 可以像激光放大光子一样“放大”原子，使科学家能够研究量子物理学这个奇怪的小世界，就好像他们通过放大镜观察它一样。物理学家甚至可以设法将 BEC 中的“量子结”系起来，并拍摄这些结如何在形成旋涡之前衰减或“解开”自己的影片。

研究人员表示：“说实话，我不知道用超冷原子或用猫的照片能做什么，但它在某种程度上是一种代表，表明你可以做出非常精细和精确的特征。我们可以制作这些漂亮的猫的图像，但我们也可以使用这个系统（使用被困的超冷原子）做电子和超导的量子模拟。”