Τα μπερδεμένα φωτόνια ενισχύουν την προσαρμοστική οπτική απεικόνιση - Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Οδηγός απεικόνισης χωρίς αστέρια Εικόνα κεφαλής μέλισσας που αποκτήθηκε με μικροσκόπιο μετάδοσης ευρέος πεδίου παρουσία εκτροπών (αριστερά) και μετά από διόρθωση (δεξιά). Τα ένθετα εικόνας αντιπροσωπεύουν μετρήσεις κβαντικής συσχέτισης μεταξύ φωτονίων πριν και μετά τη διόρθωση. (Ευγενική προσφορά: Hugo Defienne και Patrick Cameron)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg”>

Οι ερευνητές αξιοποιούν τις ιδιότητες της κβαντικής φυσικής για να μετρήσουν τις παραμορφώσεις στις εικόνες μικροσκοπίας και να παράγουν πιο ευκρινείς εικόνες.

Επί του παρόντος, οι παραμορφώσεις της εικόνας που προκαλούνται από εκτροπές από ελαττώματα σε ένα δείγμα ή ατέλειες σε οπτικά εξαρτήματα διορθώνονται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται προσαρμοστική οπτική. Η συμβατική προσαρμοστική οπτική βασίζεται σε ένα φωτεινό σημείο που προσδιορίζεται στο δείγμα που χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς (το αστέρι οδηγός) για την ανίχνευση εκτροπών. Συσκευές όπως διαμορφωτές φωτός του χώρου και παραμορφώσιμοι καθρέφτες στη συνέχεια διαμορφώνουν το φως και διορθώνουν αυτές τις παραμορφώσεις.

Για δείγματα που δεν περιέχουν φυσικά φωτεινά σημεία (και δεν μπορούν να επισημανθούν με δείκτες φθορισμού), έχουν αναπτυχθεί μετρήσεις και τεχνικές επεξεργασίας βάσει εικόνας. Αυτές οι προσεγγίσεις εξαρτώνται από τον τρόπο απεικόνισης και τη φύση του δείγματος. Τα κβαντικά υποβοηθούμενα οπτικά, από την άλλη πλευρά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πρόσβαση σε πληροφορίες σχετικά με εκτροπές ανεξάρτητα από τον τρόπο απεικόνισης και το δείγμα.

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης, τη Πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ και CNRS/Πανεπιστήμιο της Σορβόννης μετρούν τις εκτροπές χρησιμοποιώντας μπερδεμένα ζεύγη φωτονίων.

Η κβαντική εμπλοκή περιγράφει σωματίδια που αλληλοσυνδέονται ανεξάρτητα από την απόσταση μεταξύ τους. Όταν τα μπερδεμένα φωτόνια αντιμετωπίζουν μια εκτροπή, η συσχέτισή τους χάνεται ή παραμορφώνεται. Η μέτρηση αυτής της συσχέτισης – η οποία περιέχει πληροφορίες όπως η φάση που δεν καταγράφεται στη συμβατική απεικόνιση έντασης – και στη συνέχεια η διόρθωσή της χρησιμοποιώντας έναν διαμορφωτή χωρικού φωτός ή παρόμοιες συσκευές, μπορεί να βελτιώσει την ευαισθησία και την ανάλυση εικόνας.

«Υπάρχουν δύο πτυχές [αυτό το έργο] που βρίσκω πολύ συναρπαστικές: η σχέση που υπάρχει ανάμεσα στη θεμελιώδη πτυχή της διαπλοκής και στον ισχυρό συσχετισμό που έχετε. και το γεγονός ότι είναι κάτι που μπορεί να είναι χρήσιμο στην πράξη», λέει Ούγκο Ντιφιέν, ανώτερος ερευνητής του CNRS για το έργο.

Στη διάταξη της ομάδας, δημιουργούνται μπερδεμένα ζεύγη φωτονίων μέσω αυθόρμητης παραμετρικής μετατροπής προς τα κάτω σε ένα λεπτό κρύσταλλο. Τα αντισυσχετισμένα ζεύγη φωτονίων αποστέλλονται μέσω ενός δείγματος για να το απεικονίσουν στο μακρινό πεδίο. Μια κάμερα πολλαπλασιασμού ηλεκτρονίων με συσκευή συζευγμένης φόρτισης (EMCCD) ανιχνεύει τα ζεύγη φωτονίων και μετρά τις συσχετίσεις φωτονίων και τις συμβατικές εικόνες έντασης. Οι συσχετίσεις φωτονίων χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να φέρουν την εικόνα σε εστίαση χρησιμοποιώντας χωρική διαμόρφωση φωτός.

Οι ερευνητές κατέδειξαν την προσαρμοστική οπτική τους προσέγγιση χωρίς αστέρια-οδηγό χρησιμοποιώντας βιολογικά δείγματα (κεφαλή και πόδι μέλισσας). Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι οι συσχετισμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή εικόνων υψηλότερης ανάλυσης από τη συμβατική μικροσκοπία φωτεινού πεδίου.

«Νομίζω ότι είναι ίσως ένα από τα λίγα σχήματα κβαντικής απεικόνισης που είναι πολύ κοντά σε κάτι που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πράξη», λέει η Defienne.

Εργαζόμενοι προς την ευρεία υιοθέτηση της ρύθμισης, οι ερευνητές την ενσωματώνουν τώρα με διαμορφώσεις μικροσκοπίου ανάκλασης. Οι χρόνοι απεικόνισης, επί του παρόντος ο κύριος περιορισμός της τεχνικής, μπορούν να μειωθούν με εναλλακτικές τεχνολογίες κάμερας που είναι διαθέσιμες για εμπορικές και ερευνητικές εφαρμογές.

«Η δεύτερη μελλοντική κατεύθυνση που έχουμε είναι να κάνουμε διόρθωση εκτροπών με μη τοπικό τρόπο», λέει η Defienne. Αυτή η τεχνική θα χώριζε τα ζευγαρωμένα φωτόνια, στέλνοντας ένα σε ένα μικροσκόπιο και ένα άλλο σε έναν χωρικό διαμορφωτή φωτός και κάμερα. Η προσέγγιση θα δημιουργούσε αποτελεσματικά μια παρέκκλιση που συσχετίζεται με μια συμβατική εικόνα έντασης για να καταλήξουμε σε μια εστιασμένη εικόνα υψηλής ανάλυσης.

Η ερευνητική μελέτη δημοσιεύεται στο Επιστήμη.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/