luz Quantum aprieta el ruido de la señal de microscopía

"Hemos demostrado cómo utilizar luz comprimida, un caballo de batalla de la ciencia de la información cuántica, como un recurso práctico para la microscopía," dijo Ben Lawrie de la División de Ciencia de los Materiales y Tecnología de ORNL, que dirigió la investigación con Raphael Pooser de la División de Ciencias de la Computación e Ingeniería de ORNL. "Medimos el desplazamiento de un microscopio de fuerza atómica microcantilever con una sensibilidad mejor que el límite cuántico estándar."

A diferencia de los microscopios clásicos de hoy, Pooser y de Lawrie microscopio cuántica requiere la teoría cuántica para describir su sensibilidad. Los amplificadores no lineales en el microscopio de ORNL generan una fuente de luz cuántica especial conocido como luz comprimida.

"Imagínese una imagen borrosa", dijo Pooser. "Es ruidoso y algunos detalles finos están ocultos. Clásica, ruidosos luz le impide ver a esos detalles. Una versión 'exprimido' es menos borrosa y revela detalles finos que no podíamos ver antes a causa del ruido." Y añadió: "Podemos utilizar una fuente de luz comprimida en lugar de un láser para reducir el ruido en nuestra lectura del sensor."

El micro-ménsulas de un microscopio de fuerza atómica es un trampolín en miniatura que explora metódicamente una muestra y se dobla cuando detecta cambios físicos. Con los estudiantes internos Nick Savino, Emma Batson, Jeff García y Jacob Beckey, Lawrie y Pooser mostraron que el microscopio cuántica inventaron podría medir el desplazamiento de un micro-ménsulas con un 50% mejor sensibilidad que es clásicamente posible. Para mediciones a largo de un segundo, la sensibilidad cuántica mejorada fue de 1,7 femtometers, alrededor de dos veces el diámetro de un núcleo de carbono.

"Fuentes de luz comprimida se han utilizado para proporcionar una sensibilidad cuántica mejorada para la detección de las ondas gravitacionales generados por las fusiones de agujeros negros", dijo Pooser. "Nuestro trabajo es ayudar a traducir estos sensores cuánticos de la escala cosmológica a la nanoescala."

Su enfoque de la microscopía cuántica se basa en el control de las ondas de luz. Cuando las ondas se combinan, pueden interferir de forma constructiva, es decir, las amplitudes de los picos se suman para hacer que la onda resultante más grande. O pueden interferir destructivamente, es decir, a través amplitudes Restar de la amplitud de las crestas de hacer la onda resultante más pequeña. Este efecto se puede ver en las ondas en un estanque o en una onda electromagnética de la luz como un rayo láser.

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fuente: DOE/Oak Ridge National Laboratory. "Quantum light squeezes the noise out of microscopy signals." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 September 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200908122545.htm>.