פוטונים סבוכים משפרים הדמיה אופטית אדפטיבית - עולם הפיזיקה

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="מדריך הדמיה ללא כוכבים תמונה של ראש דבורה שנרכש עם מיקרוסקופ שידור רחב בנוכחות סטיות (משמאל) ולאחר תיקון (מימין). תוספות התמונה מייצגות מדידות מתאם קוונטי בין פוטונים לפני ואחרי תיקון. (באדיבות: הוגו דפיאן ופטריק קמרון)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg">

חוקרים רותמים את תכונות הפיזיקה הקוונטית למדידת עיוותים בתמונות מיקרוסקופיות ולייצר תמונות חדות יותר.

נכון להיום, עיוותי תמונה הנגרמים עקב סטיות מפגמים בדגימה או ליקויים ברכיבים אופטיים מתוקנים באמצעות תהליך הנקרא אופטיקה אדפטיבית. אופטיקה אדפטיבית קונבנציונלית מסתמכת על נקודה בהירה שזוהתה בדגימה המשמשת כנקודת ייחוס (כוכב המדריך) לזיהוי סטייות. מכשירים כגון מאפננים אור מרחביים ומראות הניתנות לעיוות לאחר מכן מעצבים את האור ומתקנים לעיוותים אלו.

עבור דגימות שאינן מכילות כתמים בהירים באופן טבעי (ולא ניתן לסמן אותן בסמני פלואורסצנטי), פותחו מדדים מבוססי תמונה וטכניקות עיבוד. גישות אלו תלויות בשיטת ההדמיה ובאופי המדגם. מצד שני, ניתן להשתמש באופטיקה בעזרת קוונטים כדי לגשת למידע על סטיות ללא תלות בשיטת ההדמיה ובדגימה.

חוקרים ב אוניברסיטת גלזגו, ה אוניברסיטת קיימברידג' ו CNRS/אוניברסיטת סורבון מודדים סטיות באמצעות זוגות פוטונים מסובכים.

הסתבכות קוונטית מתארת ​​חלקיקים המחוברים ביניהם ללא קשר למרחק ביניהם. כאשר פוטונים סבוכים נתקלים בסטייה, המתאם שלהם אובד או מתעוות. מדידת המתאם הזה - שמכיל מידע כמו פאזה שלא נקלט בהדמיה בעוצמה קונבנציונלית - ולאחר מכן תיקון עבורו באמצעות מאפנן אור מרחבי או מכשירים דומים, יכולים לשפר את הרגישות ואת רזולוציית התמונה.

"יש שני היבטים [של הפרויקט הזה] שנראה לי מאוד מרגשים: הקשר שיש בין ההיבט הבסיסי של ההסתבכות לבין המתאם החזק שיש לך; והעובדה שזה משהו שיכול להיות שימושי בפועל", אומר הוגו דפיאן, חוקר בכיר ב-CNRS על הפרויקט.

במערך של הצוות נוצרים זוגות פוטונים מסתבכים באמצעות המרה פרמטרית ספונטנית למטה בגביש דק. זוגות פוטונים אנטי-קורלציה נשלחים דרך דגימה כדי לצלם אותה בשדה הרחוק. מצלמת אלקטרונים-מכפל מטען צמוד (EMCCD) מזהה את צמדי הפוטונים ומודדת מתאמי פוטון ותמונות בעוצמה קונבנציונלית. מתאמי הפוטונים משמשים לאחר מכן כדי להביא את התמונה לפוקוס באמצעות אפנון אור מרחבי.

החוקרים הדגימו את גישת האופטיקה הסתגלותית ללא כוכבים באמצעות דגימות ביולוגיות (ראש ורגל של דבורה). התוצאות שלהם הראו שניתן להשתמש בקורלציות כדי לייצר תמונות ברזולוציה גבוהה יותר מאשר מיקרוסקופיה קונבנציונלית של שדה בהיר.

"אני חושב שזו כנראה אחת מתוכניות ההדמיה הקוונטיות הבודדות שקרובות מאוד למשהו שניתן להשתמש בו בפועל", אומר דפיאן.

החוקרים פועלים לקראת אימוץ נרחב של המערך, כעת משלבים אותו עם תצורות של מיקרוסקופ השתקפות. ניתן לצמצם את זמני ההדמיה, כיום המגבלה העיקרית של הטכניקה, באמצעות טכנולוגיות מצלמה חלופיות הזמינות ליישומים מסחריים ומחקריים.

"הכיוון העתידי השני שיש לנו הוא לעשות תיקון סטייה בצורה לא מקומית", אומר דפיאן. טכניקה זו תפצל את הפוטונים המזווגים, תשלח אחד למיקרוסקופ ואחר למאפנן אור מרחבי ולמצלמה. הגישה תיצור למעשה סטייה המתואמת עם תמונה בעוצמה קונבנציונלית כדי להגיע לתמונה ממוקדת ברזולוציה גבוהה.

המחקר פורסם ב מדע.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/