Sotkeutuneet atomit parantavat tomografiatekniikkaa – Physics World

Tutkijat University of Copenhagen Tanskassa ovat löytäneet tavan lisätä magneettisen induktiotomografiana tunnetun rutiinitunnistustekniikan herkkyyttä standardin kvanttirajan yli. Parannettua menetelmää voitaisiin soveltaa bio- ja lääketieteellisessä sensorissa.

Magneetti-induktiotomografiassa virtaa kuljettavan kelan synnyttämä magneettikenttä tuottaa pieniä pyörrevirtoja analysoitavaan näytteeseen. Nämä virrat puolestaan ​​​​muuttavat magneettikenttää, joka havaitaan atomimagnetometrin kollektiivisella spinillä (tai magnetisaatiolla). Havaitun kentän ominaisuudet antavat tietoa näytteen sähkönjohtavuudesta ja magneettisesta läpäisevyydestä.

Tekniikkaa käytetään geofysikaalisissa tutkimuksissa, metalliesineiden hajoamattomassa testauksessa sekä lääketieteellisessä kuvantamisessa. Mutta sen herkkyyttä rajoittaa ns. kvanttiraja tai anturin kollektiivisen spinin kvanttivaihtelut (epävarmuus).

"Kvanttimekaniikka ja epävarmuusperiaate edellyttävät todellakin, että pyörimissuuntaa ei voida määrittää mielivaltaisella tarkkuudella", selittää. Eugene Polzik, joka johti tätä uutta tutkimusta. "Karkeasti sanottuna anturissa, joka sisältää N atomispinit, kollektiivisen spinin suuntaa ei voida määrittää kulmavarmuudella, joka on parempi kuin 1/√N, ja tätä kutsumme standardikvanttirajaksi (SQL).

Epävarmuuden vähentäminen

Polzik ja kollegat osoittivat, että tätä epävarmuutta voidaan vähentää käyttämällä atomimagnetometriä, joka sisältää atomeja, joiden spinit ovat kietoutuneet muodostamaan niin sanotun spin-puristetun tilan. Tämän tilan yhden projektion kulmaepävarmuus on SQL:n alapuolella. Tutkijat järjestivät magneettisen induktiotomografiaprotokollan siten, että hyödyllinen signaali sisältyy tarkasti projektioon pienemmällä epävarmuudella. Tämä lähestymistapa johtaa SQL-herkkyyteen, joka on lähes kaksinkertainen perinteisiin atomimagnetometreihin verrattuna.

"Perinteiset magneetti-induktiotomografiatekniikat käyttävät kelaa signaalin havaitsemiseen", Polzik selittää. ”Tällaisilla keloilla on sisäistä lämpökohinaa sekä herkkyyttä rajoittavaa ympäristömelua. Olemme käyttäneet spinistä valmistettua atomianturia, jonka kohinaa rajoittavat vain sisäiset kvanttivaihtelut. Tämä antoi meille mahdollisuuden parantaa huomattavasti herkkyyttä verrattuna perinteisiin lähestymistapoihin.

Atomimagnetometri mittaa sydämen johtavuutta

Tutkijat sanovat nyt aikovansa käyttää menetelmäään bio- ja lääketieteellisessä mittauksessa ja erityisesti toivovat kehittävänsä sitä edelleen sisäelinten, mukaan lukien sydämen ja jopa aivojen, kuvantamiseen.

"Aiomme myös jatkaa työskentelyä tämän kvanttiparannetun magneettisen induktiotomografian parissa tavoitteena parantaa entisestään sen herkkyyttä ja spatiaalista resoluutiota", Polzik kertoo. Fysiikan maailma.

Tutkimus on kuvattu tarkemmin kohdassa Fyysisen tarkastelun kirjaimet.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/entangled-atoms-enhance-tomography-technique/