研究者たちは、量子物理学の特性を利用して、顕微鏡画像の歪みを測定し、より鮮明な画像を生成しています。
現在、サンプルの傷や光学部品の欠陥による収差によって生じる画像の歪みは、補償光学と呼ばれるプロセスを使用して補正されています。従来の補償光学は、収差を検出するための基準点 (ガイド スター) として機能するサンプル内で特定された明るいスポットに依存しています。次に、空間光変調器や変形可能ミラーなどのデバイスが光を整形し、これらの歪みを補正します。
自然に輝点を含まない（そして蛍光マーカーで標識できない）サンプルについては、画像ベースの測定基準と処理技術が開発されています。これらのアプローチは、イメージングモダリティとサンプルの性質に依存します。一方、量子支援光学系を使用すると、イメージングモダリティやサンプルとは無関係に収差に関する情報にアクセスできます。
の研究者 グラスゴー大学 ケンブリッジ大学 & CNRS/ソルボンヌ大学 もつれた光子対を使用して収差を測定しています。
量子もつれは、粒子間の距離に関係なく相互接続された粒子を表します。もつれ合った光子が収差に遭遇すると、それらの相関は失われるか歪められます。従来の強度イメージングでは捕捉されなかった位相などの情報を含むこの相関関係を測定し、空間光変調器または同様のデバイスを使用して補正することで、感度と画像解像度を向上させることができます。
「[このプロジェクトには]私が非常にエキサイティングだと思う側面が 2 つあります。1 つは絡み合いの基本的な側面と強い相関関係との間にあるつながりです。そして、それが実際に役立つものであるという事実です」と述べています。 ヒューゴ・デフィエンヌ、プロジェクトのCNRS上級研究員。
研究チームのセットアップでは、もつれた光子ペアは、薄い結晶内での自発的なパラメトリック ダウン コンバージョンによって生成されます。逆相関光子ペアがサンプルを通して送られ、遠方場で画像化されます。電子増倍電荷結合素子 (EMCCD) カメラは光子ペアを検出し、光子相関と従来の強度画像を測定します。次に、光子相関を使用して、空間光変調を使用して画像の焦点を合わせます。
研究者らは、生体サンプル (ミツバチの頭と脚) を使用して、ガイドスターフリー補償光学アプローチを実証しました。彼らの結果は、相関関係を使用して従来の明視野顕微鏡よりも高解像度の画像を生成できることを示しました。
「これはおそらく、実際に使用できるものに非常に近い数少ない量子イメージングスキームの 1 つだと思います」とデフィエンヌ氏は言います。
もつれた光子は半透明の物質を通して見ることができる
研究者らは現在、このセットアップの広範な採用に向けて、このセットアップを反射顕微鏡構成と統合している。現在、この技術の主な制限となっている撮像時間は、商業用途や研究用途で利用可能な代替カメラ技術を使用することで短縮できます。
「今後の 2 番目の方向性は、非局所的な方法で収差補正を行うことです」と Defienne 氏は言います。この技術では、ペアになった光子を分割し、一方を顕微鏡に、もう一方を空間光変調器とカメラに送信します。このアプローチは、従来の強度画像と相関する収差を効果的に生成して、焦点の合った高解像度画像を実現します。
この調査研究は、 科学.
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- 情報源： https://physicsworld.com/a/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging/
