Quantum światło ściska szum z sygnałów mikroskopii

Naukowcy wykorzystali optyki kwantowej do góry state-of-the-art mikroskopii i oświetlają drogę do wykrywania właściwości materiału z większą czułością niż jest to możliwe w przypadku tradycyjnych narzędzi.

„Pokazaliśmy, jak korzystać wyciśnięty światłem, siłą napędową informatyki kwantowej, jako praktyczne źródło dla mikroskopii”, powiedział Ben Lawrie Nauki i Technologii Materiałów Wydziału ORNL użytkownika, który prowadził badania z Raphael Pooser of Computational Science and Inżynierskiej Wydziału ORNL użytkownika. „Zmierzyliśmy przemieszczenie mikroskopu sił atomowych mikrobelki z wrażliwością lepsze niż standardowych granicach kwantową”.

W przeciwieństwie do dzisiejszych klasycznych mikroskopów, Pooser and LAWRIE Quantum mikroskop wymaga teorię kwantową w celu opisania jego czułość. Nieliniowe wzmacniacze Mikroskop ORNL generują specjalnego kwantową źródło światła, znany jako wyciśnięty światła.

„Wyobraźmy sobie rozmazany obraz” Pooser powiedział. „Jest głośno i niektóre szczegóły drobne są ukryte. Klasyczne, lekkie hałaśliwych uniemożliwia widząc te szczegóły. Wersja«wyciska»jest mniej rozmazane i ujawnia drobne szczegóły, że nie mogliśmy zobaczyć wcześniej ze względu na hałas.” Dodał, że „Możemy użyć wyciśnięty źródła światła zamiast lasera w celu zmniejszenia hałasu w naszym czujnikiem odczytu.”

Mikrobelki z mikroskopu sił atomowych jest miniaturowym trampolina, które metodycznie skanuje próbkę i zagięć, kiedy wyczuwa zmiany fizyczne. Z stażystów studenckich Nick Savino, Emma Batson, Jeff Garcia i Jacob Beckey, Lawrie i Pooser wykazały, że mikroskop kwantowy wymyślono mógłby zmierzyć przemieszczenie mikrobelki z 50% lepszą czułość niż jest klasycznie możliwe. W przypadku pojedynczych sekund długich pomiarów czułość kwantowego podwyższonym wynosił 1,7 femtometers, około dwukrotnej średnicy pierścienia węglowego.

„Wciśnięte źródła światła są stosowane w celu zapewnienia zwiększonej czułość kwantowego do wykrywania fal grawitacyjnych generowanych przez czarne łączenia otworowej” Pooser mówi. „Nasza praca przyczynia się do przetłumaczenia tych czujników kwantowych z kosmologicznej skali do nanoskali”.

Ich podejście do mikroskopii kwantowa opiera się na kontroli fal światła. Gdy fale łączyć, mogą zakłócać konstruktywnie, czyli amplitudy pików dodać, aby otrzymany fali większe. Lub mogą one zakłócać destruktywnie oznacza koryta amplitudy odejmowanie szczytowych amplitud, aby otrzymany fali mniejszej. Ten efekt można zaobserwować w fale w stawie lub w fali elektromagnetycznej światła jak laser.

Reklama

źródło 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>.