Fótons emaranhados melhoram imagens ópticas adaptativas – 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="Guia de imagens sem estrelas Imagem da cabeça de uma abelha obtida com microscópio de transmissão de campo amplo na presença de aberrações (esquerda) e após correção (direita). As inserções de imagens representam medidas de correlação quântica entre fótons antes e depois da correção. (Cortesia: Hugo Defienne e Patrick Cameron)” title=”Clique para abrir a imagem no pop-up” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imagem-física-mundo.jpg”>

Os pesquisadores estão aproveitando as propriedades da física quântica para medir distorções em imagens microscópicas e produzir imagens mais nítidas.

Atualmente, as distorções de imagem causadas por aberrações causadas por falhas em uma amostra ou imperfeições em componentes ópticos são corrigidas por meio de um processo denominado óptica adaptativa. A óptica adaptativa convencional depende de um ponto brilhante identificado na amostra que serve como ponto de referência (a estrela guia) para detectar aberrações. Dispositivos como moduladores de luz espacial e espelhos deformáveis ​​moldam a luz e corrigem essas distorções.

Para amostras que não contêm pontos brilhantes naturalmente (e não podem ser rotuladas com marcadores de fluorescência), foram desenvolvidas métricas e técnicas de processamento baseadas em imagens. Essas abordagens dependem da modalidade de imagem e da natureza da amostra. A óptica assistida quântica, por outro lado, pode ser usada para acessar informações sobre aberrações independentemente da modalidade de imagem e da amostra.

Pesquisadores da Universidade de Glasgow, Universidade de Cambridge e CNRS/Sorbonne University estão medindo aberrações usando pares de fótons emaranhados.

O emaranhamento quântico descreve partículas que estão interconectadas independentemente da distância entre elas. Quando os fótons emaranhados encontram uma aberração, sua correlação é perdida ou distorcida. Medir essa correlação – que contém informações como a fase que não é capturada em imagens de intensidade convencionais – e depois corrigi-la usando um modulador de luz espacial ou dispositivos semelhantes pode melhorar a sensibilidade e a resolução da imagem.

“Há dois aspectos [deste projeto] que considero muito interessantes: a ligação que existe entre o aspecto fundamental do emaranhamento e a forte correlação que você tem; e o fato de ser algo que pode ser útil na prática”, diz Hugo Defienne, pesquisador sênior do CNRS no projeto.

Na configuração da equipe, pares de fótons emaranhados são gerados por meio de conversão paramétrica espontânea em um cristal fino. Pares de fótons anti-correlacionados são enviados através de uma amostra para gerá-la no campo distante. Uma câmera de dispositivo de carga acoplada multiplicadora de elétrons (EMCCD) detecta os pares de fótons e mede correlações de fótons e imagens de intensidade convencional. As correlações de fótons são então usadas para focar a imagem usando modulação de luz espacial.

Os pesquisadores demonstraram sua abordagem de óptica adaptativa sem estrelas-guia usando amostras biológicas (cabeça e perna de uma abelha). Seus resultados mostraram que as correlações podem ser usadas para produzir imagens de maior resolução do que a microscopia convencional de campo claro.

“Acho que é provavelmente um dos poucos esquemas de imagem quântica que está muito próximo de algo que pode ser usado na prática”, diz Defienne.

Trabalhando para uma adoção generalizada da configuração, os pesquisadores estão agora integrando-a com configurações de microscópios de reflexão. Os tempos de imagem, atualmente a principal limitação da técnica, podem ser reduzidos com tecnologias alternativas de câmeras disponíveis para aplicações comerciais e de pesquisa.

“A segunda direção futura que temos é fazer a correção de aberrações de uma forma não local”, diz Defienne. Essa técnica dividiria os fótons emparelhados, enviando um para um microscópio e outro para um modulador de luz espacial e uma câmera. A abordagem criaria efetivamente uma aberração correlacionada com uma imagem de intensidade convencional para chegar a uma imagem focada e de alta resolução.

O estudo de pesquisa é publicado em Ciência.

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