Splątane fotony poprawiają adaptacyjne obrazowanie optyczne – Świat Fizyki

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Przewodnik po obrazowaniu bez gwiazd Zdjęcie głowy pszczoły wykonane za pomocą szerokokątnego mikroskopu transmisyjnego w obecności aberracji (po lewej) i po korekcji (po prawej). Wstawki obrazu przedstawiają pomiary korelacji kwantowej pomiędzy fotonami przed i po korekcji. (Dzięki uprzejmości: Hugo Defienne i Patrick Cameron)” title=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -obrazowanie-fizyki-świat.jpg”>

Naukowcy wykorzystują właściwości fizyki kwantowej do pomiaru zniekształceń obrazów mikroskopowych i tworzenia ostrzejszych obrazów.

Obecnie zniekształcenia obrazu spowodowane aberracjami wynikającymi z wad próbki lub niedoskonałości elementów optycznych są korygowane za pomocą procesu zwanego optyką adaptacyjną. Konwencjonalna optyka adaptacyjna opiera się na jasnej plamce zidentyfikowanej w próbce, która służy jako punkt odniesienia (gwiazda przewodnia) do wykrywania aberracji. Urządzenia takie jak przestrzenne modulatory światła i odkształcalne zwierciadła następnie kształtują światło i korygują te zniekształcenia.

W przypadku próbek, które w sposób naturalny nie zawierają jasnych plam (i których nie można oznaczyć markerami fluorescencyjnymi), opracowano metrykę i techniki przetwarzania oparte na obrazie. Podejścia te zależą od modalności obrazowania i charakteru próbki. Z drugiej strony optyka wspomagana kwantowo może zostać wykorzystana do uzyskania dostępu do informacji o aberracjach niezależnie od sposobu obrazowania i próbki.

Naukowcy z University of GlasgowThe University of Cambridge i CNRS/Uniwersytet Sorbony mierzą aberracje za pomocą splątanych par fotonów.

Splątanie kwantowe opisuje cząstki, które są ze sobą połączone niezależnie od odległości między nimi. Kiedy splątane fotony napotykają aberrację, ich korelacja zostaje utracona lub zniekształcona. Pomiar tej korelacji, która zawiera informacje takie jak faza, których nie można uchwycić w konwencjonalnym obrazowaniu intensywności, a następnie skorygowanie jej za pomocą przestrzennego modulatora światła lub podobnych urządzeń, może poprawić czułość i rozdzielczość obrazu.

„Są dwa aspekty [tego projektu], które uważam za bardzo ekscytujące: związek między podstawowym aspektem splątania a silną korelacją, jaką istnieje; i fakt, że jest to coś, co może przydać się w praktyce” – mówi Hugo Defienne’a, starszy badacz CNRS zajmujący się projektem.

W układzie opracowanym przez zespół splątane pary fotonów powstają w wyniku spontanicznej parametrycznej konwersji w dół w cienkim krysztale. Antyskorelowane pary fotonów są przesyłane przez próbkę w celu zobrazowania jej w polu dalekim. Kamera ze sprzężonym ładunkiem elektronowym (EMCCD) wykrywa pary fotonów i mierzy korelacje fotonów oraz obrazy konwencjonalnej intensywności. Korelacje fotonów są następnie wykorzystywane do wyostrzenia obrazu za pomocą przestrzennej modulacji światła.

Naukowcy zademonstrowali swoje podejście do bezgwiazdowej optyki adaptacyjnej, wykorzystując próbki biologiczne (głowę i nogę pszczoły). Wyniki pokazały, że korelacje można wykorzystać do uzyskania obrazów o wyższej rozdzielczości niż w przypadku konwencjonalnej mikroskopii w jasnym polu.

„Myślę, że jest to prawdopodobnie jeden z niewielu schematów obrazowania kwantowego, który jest bardzo zbliżony do tego, co można zastosować w praktyce” – mówi Defienne.

Pracując nad powszechnym przyjęciem tej konfiguracji, badacze integrują ją obecnie z konfiguracjami mikroskopu refleksyjnego. Czas obrazowania, będący obecnie głównym ograniczeniem tej techniki, można skrócić dzięki alternatywnym technologiom kamer dostępnym do zastosowań komercyjnych i badawczych.

„Drugim przyszłym kierunkiem, jaki obieramy, jest korekcja aberracji w sposób nielokalny” – mówi Defienne. Technika ta rozdzieliłaby sparowane fotony i wysłała jeden do mikroskopu, a drugi do przestrzennego modulatora światła i kamery. Takie podejście skutecznie spowodowałoby aberrację, która jest skorelowana z obrazem o konwencjonalnej intensywności, aby uzyskać ostry obraz o wysokiej rozdzielczości.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie nauka.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/