Nyt kvanteregistreringsskema kan føre til forbedrede nanoskopiske teknikker med høj præcision

Forskere fra University of Portsmouth har afsløret et kvanteregistreringsskema, der opnår toppen af ​​kvantefølsomhed ved måling af den tværgående forskydning mellem to interfererende fotoner.

Denne nye teknik har potentialet til at forbedre superopløsningsbilleddannelsesteknikker, der allerede anvender enkeltfotonkilder som prober til lokalisering og sporing af biologiske prøver, såsom enkeltmolekyle lokaliseringsmikroskopi med kvanteprikker.

Traditionelt har opnåelse af ultrahøj præcision i nanoskopiske teknikker været begrænset af begrænsningerne af standard billeddannelsesmetoder, såsom diffraktionsgrænsen for kameraer og meget forstørrende objektiver. Men dette nye kvanteregistreringsskema omgår disse forhindringer og baner vejen for hidtil usete præcisionsniveauer.

Kernen i denne innovation ligger en interferometrisk teknik, der ikke kun opnår uovertruffen rumlig præcision, men også bevarer sin effektivitet uanset overlapningen mellem forskudte fotoniske bølgepakker. Præcisionen af ​​denne teknik er kun marginalt reduceret, når man beskæftiger sig med fotoner, der adskiller sig i ikke-rumlige frihedsgrader, hvilket markerer et betydeligt fremskridt i kvanteforøget rumlig følsomhed.

Medforfatter af undersøgelsen, professor Vincenzo Tamma, direktør for Quantum Science and Technology Hub, sagde:"Disse resultater kaster nyt lys over den metrologiske kraft af to-foton rumlig interferens og kan bane vejen for nye højpræcisionssensorteknikker."

"Andre potentielle anvendelser for forskningen kan findes i udviklingen af ​​kvanteregistreringsteknikker til højpræcisions refraktometri og lokalisering af astrofysiske kroppe, såvel som højpræcisions-multiparameter-følingssystemer, herunder 3D-kvantelokaliseringsmetoder."

Undersøgelsen er offentliggjort i Physical Review Letters .

Flere oplysninger: Danilo Triggiani et al., Estimation with Ultimate Quantum Precision of the Transversal Displacement between Two Photons via Two-Photon Interference Sampling Measurements, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.180802

Journaloplysninger: Physical Review Letters

Leveret af University of Portsmouth