Zapleteni fotoni izboljšajo prilagodljivo optično slikanje – Svet fizike

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Vodnik za slikanje brez zvezdic Slika glave čebele, pridobljena s transmisijskim mikroskopom s širokim poljem ob prisotnosti aberacij (levo) in po korekciji (desno). Vstavki slik predstavljajo meritve kvantne korelacije med fotoni pred in po popravku. (Z dovoljenjem: Hugo Defienne in Patrick Cameron)” title=”Kliknite, da odprete sliko v pojavnem oknu” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg”>

Raziskovalci izkoriščajo lastnosti kvantne fizike za merjenje popačenj v mikroskopskih slikah in ustvarjanje ostrejših slik.

Trenutno se popačenja slike, ki jih povzročijo aberacije zaradi napak na vzorcu ali nepopolnosti optičnih komponent, popravijo s postopkom, imenovanim prilagodljiva optika. Običajna prilagodljiva optika se opira na svetlo točko, identificirano v vzorcu, ki služi kot referenčna točka (zvezda vodilnica) za zaznavanje aberacij. Naprave, kot so modulatorji prostorske svetlobe in deformabilna zrcala, nato oblikujejo svetlobo in popravijo ta popačenja.

Za vzorce, ki naravno ne vsebujejo svetlih lis (in jih ni mogoče označiti s fluorescenčnimi markerji), so bile razvite metrike in tehnike obdelave na podlagi slike. Ti pristopi so odvisni od načina slikanja in narave vzorca. Kvantno podprto optiko pa je mogoče uporabiti za dostop do informacij o aberacijah neodvisno od načina slikanja in vzorca.

Raziskovalci Univerza v Glasgowuje University of Cambridge in CNRS/Univerza Sorbonne merijo aberacije z uporabo zapletenih fotonskih parov.

Kvantna prepletenost opisuje delce, ki so med seboj povezani ne glede na razdaljo med njimi. Ko zapleteni fotoni naletijo na aberacijo, se njihova korelacija izgubi ali popači. Merjenje te korelacije – ki vsebuje informacije, kot je faza, ki ni zajeta v običajnem slikanju intenzivnosti – in nato popravek za to z uporabo modulatorja prostorske svetlobe ali podobnih naprav, lahko izboljša občutljivost in ločljivost slike.

»Dva vidika [tega projekta] se mi zdita zelo vznemirljiva: povezava, ki obstaja med temeljnim vidikom zapletenosti in močno korelacijo, ki jo imate; in dejstvo, da je to nekaj, kar je lahko uporabno v praksi,« pravi Hugo Defienne, višja raziskovalka CNRS na projektu.

V postavitvi ekipe se zapleteni pari fotonov generirajo s spontano parametrično pretvorbo navzdol v tankem kristalu. Antikorelirani fotonski pari se pošljejo skozi vzorec, da ga slikajo v oddaljenem polju. Kamera naprave za pomnoževanje naboja (EMCCD) zazna fotonske pare in meri korelacije fotonov ter običajne slike intenzivnosti. Korelacije fotonov se nato uporabijo za izostritev slike z uporabo modulacije prostorske svetlobe.

Raziskovalci so z uporabo bioloških vzorcev (glava in noga čebele) prikazali svoj pristop prilagodljive optike brez vodilnih zvezd. Njihovi rezultati so pokazali, da se korelacije lahko uporabijo za izdelavo slik z višjo ločljivostjo kot običajna mikroskopija s svetlim poljem.

"Mislim, da je to verjetno ena redkih shem kvantnega slikanja, ki je zelo blizu nečemu, kar se lahko uporablja v praksi," pravi Defienne.

Raziskovalci, ki si prizadevajo za široko sprejetje nastavitve, jo zdaj integrirajo s konfiguracijami refleksijskega mikroskopa. Čas slikanja, ki je trenutno glavna omejitev tehnike, je mogoče skrajšati z alternativnimi tehnologijami kamer, ki so na voljo za komercialne in raziskovalne aplikacije.

"Druga prihodnja smer, ki jo imamo, je popravljanje aberacije na nelokalni način," pravi Defienne. Ta tehnika bi razdelila seznanjene fotone in enega poslala v mikroskop, drugega pa v modulator prostorske svetlobe in kamero. Pristop bi učinkovito ustvaril aberacijo, ki je v korelaciji s sliko običajne intenzivnosti, da bi dosegli fokusirano sliko visoke ločljivosti.

Raziskava je objavljena v Znanost.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/