얽힌 광자는 적응형 광학 이미징을 향상시킵니다.

얽힌 광자는 적응형 광학 이미징을 향상시킵니다.

타임 스탬프 : 2 년 2024 월 4 일 오전 30:XNUMX

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="별 없는 이미징 가이드 수차가 있는 상태(왼쪽)와 수정 후(오른쪽)에서 광시야 투과 현미경으로 획득한 꿀벌 머리 이미지. 이미지 삽입은 수정 전후의 광자 간의 양자 상관 측정을 나타냅니다. (제공: Hugo Defienne 및 Patrick Cameron)” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭하세요” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -이미징-물리-세계.jpg”>양자 강화 적응형 광학 이미징
별 없는 이미징 가이드 수차가 있는 상태(왼쪽)와 수정 후(오른쪽)에서 광시야 투과 현미경으로 획득한 꿀벌 머리 이미지. 이미지 삽입은 광자 간의 양자 상관 측정을 나타냅니다. (제공: 휴고 디피엔(Hugo Defienne)과 패트릭 카메론(Patrick Cameron)

연구자들은 양자 물리학의 특성을 활용하여 현미경 이미지의 왜곡을 측정하고 더 선명한 이미지를 생성하고 있습니다.

현재, 샘플의 결함으로 인한 수차나 광학 부품의 결함으로 인해 발생하는 이미지 왜곡은 적응 광학이라는 프로세스를 사용하여 수정됩니다. 기존 적응 광학은 수차를 감지하기 위한 기준점(가이드 별) 역할을 하는 샘플에서 식별된 밝은 점에 의존합니다. 그런 다음 공간 광 변조기 및 변형 가능한 거울과 같은 장치가 빛의 모양을 만들고 이러한 왜곡을 수정합니다.

자연적으로 밝은 점이 포함되지 않은(그리고 형광 마커로 라벨링할 수 없는) 샘플의 경우 이미지 기반 측정 및 처리 기술이 개발되었습니다. 이러한 접근법은 이미징 방식과 샘플의 특성에 따라 달라집니다. 반면, 양자 보조 광학은 이미징 방식 및 샘플과 관계없이 수차에 대한 정보에 액세스하는 데 사용될 수 있습니다.

연구원 글래스고 대학교Walk Through California 프로그램, 캠브리지 대학 및 CNRS/소르본 대학교 얽힌 광자 쌍을 사용하여 수차를 측정하고 있습니다.

양자 얽힘은 입자 사이의 거리에 관계없이 상호 연결된 입자를 설명합니다. 얽힌 광자가 수차를 만나면 상관 관계가 손실되거나 왜곡됩니다. 기존 강도 이미징에서는 캡처할 수 없는 위상과 같은 정보가 포함된 이러한 상관 관계를 측정한 다음 공간 광 변조기 또는 유사한 장치를 사용하여 이를 수정하면 감도와 이미지 해상도를 향상시킬 수 있습니다.

“[이 프로젝트에는] 매우 흥미로운 두 가지 측면이 있습니다. 즉, 얽힘의 근본적인 측면과 강력한 상관 관계 사이에 존재하는 연결입니다. 그리고 실제로 유용할 수 있다는 사실도요.”라고 말합니다. 휴고 디피엔느, 프로젝트의 수석 CNRS 연구원.

팀의 설정에서는 얇은 결정에서 자발적인 파라메트릭 하향 변환을 통해 얽힌 광자 쌍이 생성됩니다. 상관 관계가 없는 광자 쌍은 샘플을 통해 전송되어 원거리 장에서 이미지를 생성합니다. 전자증배 전하결합소자(EMCCD) 카메라는 광자 쌍을 감지하고 광자 상관 관계와 기존 강도 이미지를 측정합니다. 그런 다음 광자 상관 관계를 사용하여 공간 광 변조를 사용하여 이미지의 초점을 맞춥니다.

연구원들은 생물학적 샘플(벌 머리와 다리)을 사용하여 가이드 별이 없는 적응 광학 접근 방식을 시연했습니다. 그들의 결과는 상관관계를 사용하여 기존의 명시야 현미경보다 고해상도 이미지를 생성할 수 있음을 보여주었습니다.

Defienne은 “아마도 실제로 사용할 수 있는 것과 매우 유사한 몇 안 되는 양자 이미징 방식 중 하나일 것이라고 생각합니다.”라고 말했습니다.

연구진은 이 설정을 널리 채택하기 위해 현재 이를 반사 현미경 구성과 통합하고 있습니다. 현재 이 기술의 주요 한계인 이미징 시간은 상업용 및 연구용으로 사용할 수 있는 대체 카메라 기술을 사용하여 줄일 수 있습니다.

“우리가 가지고 있는 두 번째 미래 방향은 비국소적인 방식으로 수차 보정을 수행하는 것입니다.”라고 Defienne은 말합니다. 이 기술은 한 쌍의 광자를 분할하여 하나는 현미경으로, 다른 하나는 공간 광 변조기와 카메라로 보냅니다. 이 접근 방식은 초점이 맞춰진 고해상도 이미지에 도달하기 위해 기존의 강도 이미지와 연관된 수차를 효과적으로 생성합니다.

연구 결과는 다음과 같이 출판되었습니다. 과학.

타임 스탬프 :

더보기 물리 세계