Các photon vướng víu tăng cường khả năng tạo ảnh quang học thích ứng – Vật Lý Thế Giới

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Hướng dẫn chụp ảnh không có sao Hình ảnh đầu ong thu được bằng kính hiển vi truyền qua trường rộng khi có hiện tượng quang sai (trái) và sau khi hiệu chỉnh (phải). Các phần chèn hình ảnh thể hiện các phép đo tương quan lượng tử giữa các photon trước và sau khi hiệu chỉnh. (Được phép: Hugo Defienne và Patrick Cameron)” title=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physical-world.jpg”>

Các nhà nghiên cứu đang khai thác các đặc tính của vật lý lượng tử để đo sự biến dạng trong hình ảnh kính hiển vi và tạo ra hình ảnh sắc nét hơn.

Hiện tại, hiện tượng biến dạng hình ảnh gây ra do quang sai do sai sót trong mẫu hoặc sự không hoàn hảo trong các thành phần quang học được sửa chữa bằng quy trình gọi là quang học thích ứng. Quang học thích ứng thông thường dựa vào một điểm sáng được xác định trong mẫu đóng vai trò là điểm tham chiếu (ngôi sao dẫn đường) để phát hiện quang sai. Sau đó, các thiết bị như bộ điều biến ánh sáng không gian và gương có thể biến dạng sẽ định hình ánh sáng và hiệu chỉnh những biến dạng này.

Đối với các mẫu không chứa các điểm sáng một cách tự nhiên (và không thể dán nhãn bằng điểm đánh dấu huỳnh quang), các kỹ thuật xử lý và đo lường dựa trên hình ảnh đã được phát triển. Những cách tiếp cận này phụ thuộc vào phương thức tạo ảnh và tính chất của mẫu. Mặt khác, quang học được hỗ trợ lượng tử có thể được sử dụng để truy cập thông tin về quang sai độc lập với phương thức và mẫu hình ảnh.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Glasgow, Các Đại học Cambridge và CNRS/Đại học Sorbonne đang đo quang sai bằng cách sử dụng các cặp photon vướng víu.

Sự vướng víu lượng tử mô tả các hạt liên kết với nhau bất kể khoảng cách giữa chúng. Khi các photon vướng víu gặp quang sai, mối tương quan của chúng bị mất hoặc bị biến dạng. Đo lường mối tương quan này – chứa thông tin như pha không được ghi lại trong hình ảnh cường độ thông thường – và sau đó hiệu chỉnh nó bằng bộ điều biến ánh sáng không gian hoặc các thiết bị tương tự, có thể cải thiện độ nhạy và độ phân giải hình ảnh.

“Có hai khía cạnh [của dự án này] mà tôi thấy rất thú vị: mối liên hệ giữa khía cạnh cơ bản của sự vướng víu và mối tương quan chặt chẽ mà bạn có; và thực tế là nó có thể hữu ích trong thực tế,” nói Hugo Defienne, nhà nghiên cứu cao cấp của CNRS về dự án.

Trong thiết lập của nhóm, các cặp photon vướng víu được tạo ra thông qua chuyển đổi tham số tự phát trong một tinh thể mỏng. Các cặp photon chống tương quan được gửi qua một mẫu để chụp ảnh nó ở trường xa. Một máy ảnh thiết bị ghép điện tích nhân điện tử (EMCCD) phát hiện các cặp photon và đo lường mối tương quan giữa các photon và hình ảnh cường độ thông thường. Sau đó, các tương quan photon được sử dụng để đưa hình ảnh vào tiêu điểm bằng cách sử dụng phương pháp điều chế ánh sáng không gian.

Các nhà nghiên cứu đã trình diễn phương pháp quang học thích ứng không có sao dẫn đường của họ bằng cách sử dụng các mẫu sinh học (đầu và chân ong). Kết quả của họ cho thấy mối tương quan có thể được sử dụng để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao hơn kính hiển vi trường sáng thông thường.

“Tôi nghĩ nó có lẽ là một trong số ít sơ đồ chụp ảnh lượng tử rất gần với cái có thể được sử dụng trong thực tế,” Defienne nói.

Hướng tới việc áp dụng rộng rãi thiết lập này, các nhà nghiên cứu hiện đang tích hợp nó với các cấu hình kính hiển vi phản xạ. Thời gian chụp ảnh, hiện là hạn chế chính của kỹ thuật này, có thể được giảm bớt bằng các công nghệ máy ảnh thay thế có sẵn cho các ứng dụng thương mại và nghiên cứu.

Defienne nói: “Hướng đi thứ hai trong tương lai mà chúng tôi có là thực hiện hiệu chỉnh quang sai theo cách không cục bộ”. Kỹ thuật đó sẽ phân tách các photon được ghép nối, gửi một photon đến kính hiển vi và một photon khác tới bộ điều biến ánh sáng không gian và máy ảnh. Cách tiếp cận này sẽ tạo ra quang sai tương quan một cách hiệu quả với hình ảnh cường độ thông thường để thu được hình ảnh có độ phân giải cao, tập trung.

Nghiên cứu nghiên cứu được công bố trên Khoa học.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/