Az összegabalyodott fotonok javítják az adaptív optikai képalkotást – 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="Útmutató csillagmentes képalkotáshoz Széles látószögű transzmissziós mikroszkóppal készített méhfej képe aberrációk jelenlétében (balra) és korrekció után (jobbra). A képbetétek a fotonok közötti kvantumkorrelációs méréseket reprezentálják a korrekció előtt és után. (Jó: Hugo Defienne és Patrick Cameron)” title=”Kattintson a kép megnyitásához a felugró ablakban” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg”>

A kutatók a kvantumfizika tulajdonságait használják ki a mikroszkópos képek torzításainak mérésére és élesebb képek előállítására.

Jelenleg a minta hibáiból vagy az optikai komponensek tökéletlenségeiből eredő aberrációk által okozott képtorzulásokat az adaptív optikának nevezett eljárással korrigálják. A hagyományos adaptív optika a mintában azonosított fényes foltra támaszkodik, amely referenciapontként (vezetőcsillagként) szolgál az aberrációk kimutatásához. Az olyan eszközök, mint a térbeli fénymodulátorok és a deformálható tükrök ezután alakítják a fényt, és kijavítják ezeket a torzulásokat.

Azon mintákra, amelyek természetesen nem tartalmaznak fényes foltokat (és nem jelölhetők fluoreszcens markerekkel), képalapú mérőszámokat és feldolgozási technikákat fejlesztettek ki. Ezek a megközelítések a képalkotó módtól és a minta jellegétől függenek. A kvantum-asszisztált optika viszont a képalkotó modalitástól és a mintától független aberrációkkal kapcsolatos információk elérésére használható.

A kutatók a Glasgow-i Egyetem, a University of Cambridge és a CNRS/Sorbonne Egyetem összefonódott fotonpárok segítségével mérik az aberrációkat.

A kvantumösszefonódás olyan részecskéket ír le, amelyek egymással kapcsolatban állnak, függetlenül a köztük lévő távolságtól. Amikor az összegabalyodott fotonok aberrációba ütköznek, korrelációjuk elveszik vagy torzul. Ennek a korrelációnak a mérése – amely olyan információkat tartalmaz, mint például a hagyományos intenzitású képalkotás során nem rögzített fázis –, majd ennek korrekciója térbeli fénymodulátorral vagy hasonló eszközökkel javíthatja az érzékenységet és a képfelbontást.

„Két aspektusa van [ennek a projektnek], amit nagyon izgalmasnak találok: a kapcsolat, amely az összefonódás alapvető aspektusa és az erős korreláció között van; és az a tény, hogy ez a gyakorlatban hasznos lehet” – mondja Hugo Defienne, a projekt vezető CNRS-kutatója.

A csapat összeállításában összegabalyodott fotonpárok jönnek létre spontán parametrikus lefelé konverzióval egy vékony kristályban. Antikorrelált fotonpárokat küldenek át egy mintán, hogy leképezzék azt a távoli mezőben. Egy elektronsokszorozó töltéscsatolt eszköz (EMCCD) kamera érzékeli a fotonpárokat, és méri a fotonkorrelációkat és a hagyományos intenzitású képeket. A fotonkorrelációkat ezután a kép fókuszba állítására használják térbeli fénymoduláció segítségével.

A kutatók biológiai minták (méhfej és láb) segítségével mutatták be vezetőcsillag-mentes adaptív optikai megközelítésüket. Eredményeik azt mutatták, hogy a korrelációk segítségével nagyobb felbontású képek készíthetők, mint a hagyományos fényes terű mikroszkóppal.

„Úgy gondolom, hogy ez egyike azon kevés kvantumképalkotási sémának, amely nagyon közel áll ahhoz, amit a gyakorlatban is lehet használni” – mondja Defienne.

A rendszer széles körű elterjedése érdekében a kutatók most integrálják azt reflexiós mikroszkóp konfigurációkkal. A képalkotási idő, amely jelenleg a technika fő korlátja, csökkenthető a kereskedelmi és kutatási alkalmazásokhoz elérhető alternatív kameratechnológiákkal.

„A második jövőbeli irányunk az, hogy az aberrációt nem helyi módon korrigáljuk” – mondja Defienne. Ez a technika felosztja a párosított fotonokat, az egyiket mikroszkópba, a másikat pedig egy térbeli fénymodulátorba és kamerába küldi. A megközelítés hatékonyan olyan aberrációt hozna létre, amely korrelál a hagyományos intenzitású képpel, hogy fókuszált, nagy felbontású képet kapjunk.

A kutatási tanulmány ben jelent meg Tudomány.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/