Foton yang terjerat meningkatkan pencitraan optik adaptif – Dunia Fisika

Foton yang terjerat meningkatkan pencitraan optik adaptif – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 2 April 2024 4:30

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Panduan pencitraan bebas bintang Gambar kepala lebah diperoleh dengan mikroskop transmisi medan lebar dengan adanya aberasi (kiri) dan setelah koreksi (kanan). Sisipan gambar mewakili pengukuran korelasi kuantum antara foton sebelum dan sesudah koreksi. (Atas izin: Hugo Defienne dan Patrick Cameron)” title=”Klik untuk membuka gambar dalam popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg”>Pencitraan optik adaptif yang ditingkatkan kuantum
Panduan pencitraan bebas bintang Gambar kepala lebah diperoleh dengan mikroskop transmisi medan lebar dengan adanya aberasi (kiri) dan setelah koreksi (kanan). Sisipan gambar mewakili pengukuran korelasi kuantum antar foton. (Sumber: Hugo Defienne dan Patrick Cameron)

Para peneliti memanfaatkan sifat fisika kuantum untuk mengukur distorsi pada gambar mikroskop dan menghasilkan gambar yang lebih tajam.

Saat ini, distorsi gambar yang disebabkan oleh penyimpangan dari cacat sampel atau ketidaksempurnaan komponen optik dikoreksi menggunakan proses yang disebut optik adaptif. Optik adaptif konvensional mengandalkan titik terang yang diidentifikasi dalam sampel yang berfungsi sebagai titik referensi (bintang pemandu) untuk mendeteksi penyimpangan. Perangkat seperti modulator cahaya spasial dan cermin yang dapat dideformasi kemudian membentuk cahaya dan mengoreksi distorsi ini.

Untuk sampel yang tidak mengandung titik terang secara alami (dan tidak dapat diberi label dengan penanda fluoresensi), metrik dan teknik pemrosesan berbasis gambar telah dikembangkan. Pendekatan ini bergantung pada modalitas pencitraan dan sifat sampel. Optik berbantuan kuantum, di sisi lain, dapat digunakan untuk mengakses informasi tentang aberasi yang tidak bergantung pada modalitas pencitraan dan sampel.

Para peneliti di Universitas Glasgow, yang University of Cambridge dan CNRS/Universitas Sorbonne sedang mengukur penyimpangan menggunakan pasangan foton terjerat.

Keterikatan kuantum menggambarkan partikel-partikel yang saling berhubungan terlepas dari jarak di antara mereka. Ketika foton yang terjerat mengalami penyimpangan, korelasinya hilang atau terdistorsi. Mengukur korelasi ini – yang berisi informasi seperti fase yang tidak ditangkap dalam pencitraan intensitas konvensional – dan kemudian mengoreksinya menggunakan modulator cahaya spasial atau perangkat serupa, dapat meningkatkan sensitivitas dan resolusi gambar.

“Ada dua aspek [dari proyek ini] yang menurut saya sangat menarik: hubungan yang ada antara aspek fundamental dari keterjeratan dan korelasi kuat yang Anda miliki; dan fakta bahwa ini adalah sesuatu yang dapat berguna dalam praktiknya,” katanya Hugo Defienne, peneliti senior CNRS pada proyek tersebut.

Dalam pengaturan tim, pasangan foton terjerat dihasilkan melalui konversi parametrik spontan dalam kristal tipis. Pasangan foton anti-berkorelasi dikirim melalui sampel untuk dicitrakan di medan jauh. Kamera perangkat penggandaan muatan elektron (EMCCD) mendeteksi pasangan foton dan mengukur korelasi foton dan gambar intensitas konvensional. Korelasi foton kemudian digunakan untuk memfokuskan gambar menggunakan modulasi cahaya spasial.

Para peneliti mendemonstrasikan pendekatan optik adaptif bebas bintang panduan mereka menggunakan sampel biologis (kepala dan kaki lebah). Hasilnya menunjukkan bahwa korelasi dapat digunakan untuk menghasilkan gambar dengan resolusi lebih tinggi dibandingkan mikroskop medan terang konvensional.

“Saya pikir ini mungkin salah satu dari sedikit skema pencitraan kuantum yang sangat mirip dengan sesuatu yang dapat digunakan dalam praktik,” kata Defienne.

Dalam upaya untuk mengadopsi pengaturan ini secara luas, para peneliti kini mengintegrasikannya dengan konfigurasi mikroskop refleksi. Waktu pengambilan gambar, yang saat ini menjadi keterbatasan utama teknik ini, dapat dikurangi dengan teknologi kamera alternatif yang tersedia untuk aplikasi komersial dan penelitian.

“Arah masa depan kedua yang kita miliki adalah melakukan koreksi penyimpangan dengan cara non-lokal,” kata Defienne. Teknik ini akan membagi pasangan foton, mengirimkan satu foton ke mikroskop dan satu lagi ke modulator cahaya spasial dan kamera. Pendekatan ini akan secara efektif menciptakan aberasi yang dikorelasikan dengan gambar intensitas konvensional untuk menghasilkan gambar terfokus dan beresolusi tinggi.

Studi penelitian ini dipublikasikan di Ilmu.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika