Verstrengelde fotonen verbeteren adaptieve optische beeldvorming – 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="Gids stervrije beeldvorming Afbeelding van een bijenkop verkregen met een breedveldtransmissiemicroscoop in aanwezigheid van aberraties (links) en na correctie (rechts). De afbeeldingsinvoegingen vertegenwoordigen kwantumcorrelatiemetingen tussen fotonen voor en na correctie. (Met dank aan: Hugo Defienne en Patrick Cameron)” title=”Klik om afbeelding in pop-up te openen” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg”>

Onderzoekers maken gebruik van de eigenschappen van de kwantumfysica om vervormingen in microscopiebeelden te meten en scherpere beelden te produceren.

Momenteel worden beeldvervormingen veroorzaakt door afwijkingen als gevolg van fouten in een monster of onvolkomenheden in optische componenten gecorrigeerd met behulp van een proces dat adaptieve optica wordt genoemd. Conventionele adaptieve optica is afhankelijk van een lichtpuntje dat in het monster wordt geïdentificeerd en dat als referentiepunt dient (de gidsster) voor het detecteren van aberraties. Apparaten zoals ruimtelijke lichtmodulatoren en vervormbare spiegels geven vervolgens vorm aan het licht en corrigeren deze vervormingen.

Voor monsters die van nature geen heldere vlekken bevatten (en niet kunnen worden gelabeld met fluorescentiemarkers), zijn op afbeeldingen gebaseerde statistieken en verwerkingstechnieken ontwikkeld. Deze benaderingen zijn afhankelijk van de beeldvormingsmodaliteit en de aard van het monster. Kwantumondersteunde optica kan daarentegen worden gebruikt om toegang te krijgen tot informatie over aberraties, onafhankelijk van de beeldvormingsmodaliteit en het monster.

Onderzoekers van de Universiteit van Glasgow University of Cambridge en CNRS/Sorbonne-universiteit meten aberraties met behulp van verstrengelde fotonparen.

Kwantumverstrengeling beschrijft deeltjes die met elkaar verbonden zijn, ongeacht de afstand ertussen. Wanneer verstrengelde fotonen een aberratie tegenkomen, gaat hun correlatie verloren of wordt deze vervormd. Het meten van deze correlatie – die informatie bevat zoals de fase die niet wordt vastgelegd in conventionele intensiteitsbeeldvorming – en deze vervolgens te corrigeren met behulp van een ruimtelijke lichtmodulator of soortgelijke apparaten, kan de gevoeligheid en beeldresolutie verbeteren.

“Er zijn twee aspecten [van dit project] die ik erg spannend vind: de link die er is tussen het fundamentele aspect van verstrengeling en de sterke correlatie die je hebt; en het feit dat het iets is dat in de praktijk nuttig kan zijn”, zegt Hugo Defienne, senior CNRS-onderzoeker bij het project.

In de opstelling van het team worden verstrengelde fotonparen gegenereerd door spontane parametrische neerwaartse conversie in een dun kristal. Anti-gecorreleerde fotonenparen worden door een monster gestuurd om het in het verre veld in beeld te brengen. Een camera met elektronenvermenigvuldigende ladingsgekoppelde apparaten (EMCCD) detecteert de fotonparen en meet fotoncorrelaties en conventionele intensiteitsbeelden. De fotoncorrelaties worden vervolgens gebruikt om het beeld scherp te stellen met behulp van ruimtelijke lichtmodulatie.

De onderzoekers demonstreerden hun gids-stervrije adaptieve optica-aanpak met behulp van biologische monsters (een bijenkop en -poot). Hun resultaten toonden aan dat de correlaties kunnen worden gebruikt om beelden met een hogere resolutie te produceren dan conventionele helderveldmicroscopie.

“Ik denk dat het waarschijnlijk een van de weinige kwantumbeeldvormingsschema’s is die heel dicht in de buurt komt van iets dat in de praktijk kan worden gebruikt”, zegt Defienne.

De onderzoekers werken aan een brede acceptatie van de opstelling en integreren deze nu met reflectiemicroscoopconfiguraties. Beeldvormingstijden, momenteel de belangrijkste beperking van de techniek, kunnen worden verkort met alternatieve cameratechnologieën die beschikbaar zijn voor commerciële en onderzoekstoepassingen.

“De tweede toekomstige richting die we hebben is het uitvoeren van aberratiecorrectie op een niet-lokale manier”, zegt Defienne. Die techniek zou de gepaarde fotonen splitsen, één naar een microscoop sturen en de andere naar een ruimtelijke lichtmodulator en camera. De aanpak zou effectief een aberratie creëren die gecorreleerd is met een conventioneel intensiteitsbeeld om tot een gefocust beeld met hoge resolutie te komen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/