Запутанные фотоны улучшают адаптивную оптическую визуализацию

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Руководство по созданию изображений без звезд Изображение головы пчелы, полученное с помощью широкопольного трансмиссионного микроскопа при наличии аберраций (слева) и после коррекции (справа). Вставки изображений представляют собой измерения квантовой корреляции между фотонами до и после коррекции. (Любезно предоставлено: Хьюго Дефьен и Патрик Кэмерон)» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physical-world.jpg”>

Исследователи используют свойства квантовой физики для измерения искажений микроскопических изображений и получения более четких изображений.

В настоящее время искажения изображения, вызванные аберрациями из-за дефектов образца или несовершенства оптических компонентов, корректируются с помощью процесса, называемого адаптивной оптикой. Обычная адаптивная оптика использует яркое пятно, определенное в образце, которое служит ориентиром (опорной звездой) для обнаружения аберраций. Такие устройства, как пространственные модуляторы света и деформируемые зеркала, затем формируют свет и корректируют эти искажения.

Для образцов, которые естественным образом не содержат ярких пятен (и которые не могут быть помечены флуоресцентными маркерами), были разработаны метрики и методы обработки на основе изображений. Эти подходы зависят от метода визуализации и характера образца. С другой стороны, квантовая оптика может использоваться для доступа к информации об аберрациях независимо от модальности изображения и образца.

Исследователи из Университет Глазго, Кембриджский университет и CNRS/Сорбонна измеряют аберрации, используя запутанные пары фотонов.

Квантовая запутанность описывает частицы, которые связаны между собой независимо от расстояния между ними. Когда запутанные фотоны сталкиваются с аберрацией, их корреляция теряется или искажается. Измерение этой корреляции, которая содержит такую ​​​​информацию, как фаза, которая не фиксируется в традиционных изображениях интенсивности, и последующая ее корректировка с помощью пространственного модулятора света или подобных устройств может улучшить чувствительность и разрешение изображения.

«Есть два аспекта [этого проекта], которые я нахожу очень интересными: связь между фундаментальным аспектом запутанности и сильной корреляцией, которая у вас есть; и тот факт, что это может быть полезно на практике», — говорит Хьюго Дефьен, старший научный сотрудник CNRS по проекту.

В установке команды запутанные пары фотонов генерируются посредством спонтанного параметрического преобразования с понижением частоты в тонком кристалле. Пары антикоррелированных фотонов пропускаются через образец для его изображения в дальнем поле. Камера устройства электронного умножения с зарядовой связью (EMCCD) обнаруживает пары фотонов и измеряет корреляции фотонов и изображения с обычной интенсивностью. Затем корреляции фотонов используются для фокусировки изображения с помощью пространственной модуляции света.

Исследователи продемонстрировали свой подход к адаптивной оптике без опорных звезд на биологических образцах (голова и нога пчелы). Их результаты показали, что корреляции можно использовать для получения изображений с более высоким разрешением, чем традиционная микроскопия светлого поля.

«Я думаю, что это, вероятно, одна из немногих схем квантовой визуализации, которая очень близка к тому, что можно использовать на практике», — говорит Дефинн.

Стремясь к широкому распространению этой установки, исследователи теперь интегрируют ее с конфигурациями отражательного микроскопа. Время получения изображений, которое в настоящее время является основным ограничением метода, может быть сокращено с помощью альтернативных технологий камеры, доступных для коммерческих и исследовательских приложений.

«Второе будущее направление, которое у нас есть, — это коррекция аберраций нелокальным способом», — говорит Дефьен. Этот метод позволит разделить парные фотоны, отправив один в микроскоп, а другой в пространственный модулятор света и камеру. Этот подход позволит эффективно создать аберрацию, которая коррелирует с изображением обычной интенсивности, чтобы получить сфокусированное изображение с высоким разрешением.

Исследование опубликовано в Наука.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/