I fotoni entangled migliorano l’imaging ottico adattivo – 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="Guida l'imaging senza stelle Immagine di una testa di ape acquisita con un microscopio a trasmissione a campo ampio in presenza di aberrazioni (a sinistra) e dopo la correzione (a destra). Gli inserti di immagine rappresentano misurazioni di correlazione quantistica tra i fotoni prima e dopo la correzione. (Per gentile concessione: Hugo Defienne e Patrick Cameron)” title=”Fare clic per aprire l'immagine in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-fisica-mondo.jpg”>

I ricercatori stanno sfruttando le proprietà della fisica quantistica per misurare le distorsioni nelle immagini al microscopio e produrre immagini più nitide.

Attualmente, le distorsioni dell'immagine causate da aberrazioni dovute a difetti in un campione o imperfezioni nei componenti ottici vengono corrette utilizzando un processo chiamato ottica adattiva. L'ottica adattiva convenzionale si basa su un punto luminoso identificato nel campione che funge da punto di riferimento (la stella guida) per rilevare le aberrazioni. Dispositivi come modulatori spaziali di luce e specchi deformabili modellano quindi la luce e correggono queste distorsioni.

Per i campioni che non contengono naturalmente punti luminosi (e che non possono essere etichettati con marcatori fluorescenti), sono state sviluppate metriche basate su immagini e tecniche di elaborazione. Questi approcci dipendono dalla modalità di imaging e dalla natura del campione. L’ottica quantistica, d’altro canto, può essere utilizzata per accedere alle informazioni sulle aberrazioni indipendentemente dalla modalità di imaging e dal campione.

I ricercatori del Università di Glasgow, le Università di Cambridge ed CNRS/Università della Sorbona stanno misurando le aberrazioni utilizzando coppie di fotoni entangled.

L'entanglement quantistico descrive le particelle che sono interconnesse indipendentemente dalla distanza tra loro. Quando i fotoni entangled incontrano un’aberrazione, la loro correlazione viene persa o distorta. Misurare questa correlazione – che contiene informazioni come la fase che non viene catturata nell'imaging di intensità convenzionale – e quindi correggerla utilizzando un modulatore di luce spaziale o dispositivi simili, può migliorare la sensibilità e la risoluzione dell'immagine.

“Ci sono due aspetti [di questo progetto] che trovo molto interessanti: il legame che c'è tra l'aspetto fondamentale dell'entanglement e la forte correlazione che si ha; e il fatto che sia qualcosa che può essere utile nella pratica”, dice Hugo Defienne, ricercatore senior del CNRS sul progetto.

Nella configurazione del team, le coppie di fotoni intrecciati vengono generate attraverso la conversione parametrica spontanea in un cristallo sottile. Coppie di fotoni anticorrelati vengono inviate attraverso un campione per visualizzarlo nel campo lontano. Una fotocamera con dispositivo ad accoppiamento di carica (EMCCD) che moltiplica gli elettroni rileva le coppie di fotoni e misura le correlazioni dei fotoni e le immagini di intensità convenzionali. Le correlazioni fotoniche vengono quindi utilizzate per mettere a fuoco l'immagine utilizzando la modulazione spaziale della luce.

I ricercatori hanno dimostrato il loro approccio basato sull’ottica adattiva priva di stelle guida utilizzando campioni biologici (una testa e una zampa di ape). I loro risultati hanno mostrato che le correlazioni possono essere utilizzate per produrre immagini a risoluzione più elevata rispetto alla microscopia convenzionale in campo chiaro.

"Penso che sia probabilmente uno dei pochi schemi di imaging quantistico che si avvicina molto a qualcosa che può essere utilizzato nella pratica", afferma Defienne.

Lavorando per un'adozione su vasta scala della configurazione, i ricercatori la stanno ora integrando con configurazioni di microscopi a riflessione. I tempi di imaging, attualmente il limite principale della tecnica, possono essere ridotti con tecnologie di telecamere alternative disponibili per applicazioni commerciali e di ricerca.

“La seconda direzione futura che abbiamo è quella di correggere le aberrazioni in modo non locale”, afferma Defienne. Questa tecnica dividerebbe i fotoni accoppiati, inviandone uno a un microscopio e un altro a un modulatore di luce spaziale e una fotocamera. L'approccio creerebbe effettivamente un'aberrazione correlata a un'immagine di intensità convenzionale per arrivare a un'immagine focalizzata e ad alta risoluzione.

Lo studio di ricerca è pubblicato in Scienze.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/