Заплутані фотони покращують адаптивне оптичне зображення – 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="Зображення без зірок Image of a bee head acquired with a wide-field transmission microscope in the presence of aberrations (left) and after correction (right). The image inserts represent quantum correlation measurements between photons before and after correction. (Courtesy: Hugo Defienne and Patrick Cameron)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg”>

Дослідники використовують властивості квантової фізики для вимірювання спотворень у мікроскопічних зображеннях і створення чіткіших зображень.

Зараз спотворення зображення, викликані абераціями через дефекти зразка або недосконалості оптичних компонентів, коригуються за допомогою процесу, який називається адаптивною оптикою. Звичайна адаптивна оптика базується на яскравій плямі, ідентифікованій у зразку, яка служить точкою відліку (зоря-провідник) для виявлення аберацій. Такі пристрої, як просторові модулятори світла та деформівні дзеркала, потім формують світло та виправляють ці спотворення.

Для зразків, які природним чином не містять яскравих плям (і не можуть бути помічені флуоресцентними маркерами), були розроблені метрики на основі зображень і методи обробки. Ці підходи залежать від модальності зображення та природи зразка. З іншого боку, квантова оптика може бути використана для доступу до інформації про аберації незалежно від модальності зображення та зразка.

Дослідники в Університет Глазго, Кембриджський університет та CNRS/Університет Сорбонна вимірюють аберації за допомогою заплутаних пар фотонів.

Квантова заплутаність описує частинки, які взаємопов’язані незалежно від відстані між ними. Коли заплутані фотони стикаються з аберацією, їх кореляція втрачається або спотворюється. Вимірювання цієї кореляції, яка містить таку інформацію, як фаза, яка не фіксується при звичайній візуалізації інтенсивності, а потім її корекція за допомогою модулятора просторового світла або подібних пристроїв може покращити чутливість і роздільну здатність зображення.

«Є два аспекти [цього проекту], які я вважаю дуже захоплюючими: зв’язок, який існує між фундаментальним аспектом заплутаності та сильним взаємозв’язком, який ви маєте; і те, що це те, що може бути корисним на практиці», – каже Гюго Дефінн, старший науковий співробітник CNRS проекту.

В установці команди заплутані пари фотонів генеруються шляхом спонтанного параметричного перетворення в тонкому кристалі. Антикорельовані фотонні пари надсилаються через зразок, щоб відобразити його в дальньому полі. Камера електронного пристрою із зарядовим зв’язком (EMCCD) виявляє пари фотонів і вимірює фотонні кореляції та звичайні зображення інтенсивності. Кореляції фотонів потім використовуються для фокусування зображення за допомогою просторової модуляції світла.

Дослідники продемонстрували свій підхід до беззіркової адаптивної оптики, використовуючи біологічні зразки (голова та нога бджоли). Їхні результати показали, що кореляції можна використовувати для отримання зображень з вищою роздільною здатністю, ніж звичайна світлопольна мікроскопія.

«Я думаю, що це, ймовірно, одна з небагатьох схем квантового зображення, яка дуже близька до того, що можна використовувати на практиці», — каже Деф’єн.

Працюючи над широким впровадженням установки, дослідники зараз інтегрують її з конфігураціями відбивного мікроскопа. Час отримання зображень, який наразі є основним обмеженням техніки, можна скоротити за допомогою альтернативних технологій камер, доступних для комерційних і дослідницьких застосувань.

«Другий напрямок у майбутньому — це корекція аберацій нелокальним способом», — каже Деф’єн. Ця техніка розділила б спарені фотони, відправивши один до мікроскопа, а інший — до модулятора просторового світла та камери. Цей підхід ефективно створить аберацію, яка корелює зі звичайним зображенням інтенсивності, щоб отримати сфокусоване зображення з високою роздільною здатністю.

Дослідження опубліковано в наука.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/