Kietoutuvat fotonit parantavat adaptiivista optista kuvantamista – 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="Ohjaus ilman tähtiä Kuva mehiläispäästä, joka on otettu laajakentän lähetysmikroskoopilla poikkeamien esiintyessä (vasemmalla) ja korjauksen jälkeen (oikealla). Kuva-insertit edustavat kvanttikorrelaatiomittauksia fotonien välillä ennen ja jälkeen korjauksen. (Lupa: Hugo Defienne ja Patrick Cameron)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg”>

Tutkijat hyödyntävät kvanttifysiikan ominaisuuksia mitatakseen vääristymiä mikroskooppikuvissa ja tuottaakseen terävämpiä kuvia.

Tällä hetkellä kuvan vääristymiä, jotka aiheutuvat näytteen virheistä tai optisten komponenttien epätäydellisyyksistä, korjataan käyttämällä prosessia, jota kutsutaan mukautuvaksi optiikkaksi. Perinteinen adaptiivinen optiikka luottaa näytteessä tunnistettuun kirkkaaseen pisteeseen, joka toimii vertailupisteenä (opastähtenä) poikkeamien havaitsemisessa. Laitteet, kuten tilavalomodulaattorit ja muotoaan muuttavat peilit sitten muokkaavat valoa ja korjaavat nämä vääristymät.

Näytteille, jotka eivät sisällä luonnostaan ​​kirkkaita pisteitä (ja joita ei voida merkitä fluoresenssimarkkereilla), on kehitetty kuvapohjaisia ​​mittareita ja käsittelytekniikoita. Nämä lähestymistavat riippuvat kuvantamismenetelmästä ja näytteen luonteesta. Kvanttiavusteista optiikkaa puolestaan ​​voidaan käyttää kuvantamismuodosta ja näytteestä riippumattomien tietojen saamiseksi poikkeavuuksista.

Tutkijat Glasgow'n yliopisto, The University of Cambridge ja CNRS/Sorbonnen yliopisto mittaavat poikkeavuuksia käyttämällä kietoutuneita fotonipareja.

Kvanttikietoutuminen kuvaa hiukkasia, jotka ovat yhteydessä toisiinsa riippumatta niiden välisestä etäisyydestä. Kun kietoutuvat fotonit kohtaavat poikkeaman, niiden korrelaatio häviää tai vääristyy. Tämän korrelaation mittaaminen – joka sisältää tietoja, kuten vaiheen, jota ei tallenneta tavanomaisessa intensiteettikuvauksessa – ja sitten sen korjaaminen spatiaalisen valomodulaattorin tai vastaavien laitteiden avulla, voi parantaa herkkyyttä ja kuvan resoluutiota.

"Tässä projektissa on kaksi näkökohtaa, jotka ovat mielestäni erittäin jännittäviä: yhteys, joka vallitsee sotkeutumisen perustavanlaatuisen puolen ja vahvan korrelaation välillä; ja se, että siitä voi olla hyötyä käytännössä”, sanoo Hugo Defienne, hankkeen vanhempi CNRS-tutkija.

Ryhmän kokoonpanossa kietoutuneita fotonipareja syntyy spontaanin parametrisen alasmuunnoksen avulla ohuessa kiteessä. Antikorreloidut fotoniparit lähetetään näytteen läpi kuvaamaan se kaukokentässä. EMCCD-kamera havaitsee fotoniparit ja mittaa fotonikorrelaatioita ja tavanomaisia ​​intensiteettejä. Fotonikorrelaatioita käytetään sitten tuomaan kuva tarkennetuksi spatiaalista valomodulaatiota käyttämällä.

Tutkijat esittelivät ohjaavaa tähtitöntä adaptiivista optiikkaa käyttämällä biologisia näytteitä (mehiläisen pää ja jalka). Heidän tulokset osoittivat, että korrelaatioita voidaan käyttää korkeamman resoluution kuvien tuottamiseen kuin perinteisellä kirkaskenttämikroskopialla.

"Luulen, että se on luultavasti yksi harvoista kvanttikuvausmenetelmistä, joka on hyvin lähellä jotain, jota voidaan käyttää käytännössä", Defienne sanoo.

Pyrkiessään asennuksen laajaan käyttöön, tutkijat yhdistävät sen nyt heijastusmikroskooppikokoonpanoihin. Kuvausaikoja, jotka ovat tällä hetkellä tekniikan tärkein rajoitus, voidaan lyhentää vaihtoehtoisilla kameratekniikoilla, jotka ovat saatavilla kaupallisiin ja tutkimussovelluksiin.

"Toinen tulevaisuuden suuntamme on poikkeamien korjaus ei-paikallisella tavalla", Defienne sanoo. Tämä tekniikka jakaisi parilliset fotonit ja lähettäisi yhden mikroskoopille ja toisen spatiaaliseen valomodulaattoriin ja kameraan. Lähestymistapa loisi tehokkaasti poikkeaman, joka korreloi tavanomaisen intensiteetin kuvan kanssa, jotta saadaan tarkennettu, korkearesoluutioinen kuva.

Tutkimus on julkaistu v tiede.

• 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. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/