luz Quantum aperta o ruído de sinais de microscopia

"Nós mostramos como usar luz espremido, um burro de carga da ciência da informação quântica, como um recurso prático para microscopia", disse Ben Lawrie da Divisão de Ciência e Tecnologia de Materiais de ORNL, que liderou a pesquisa com Raphael Pooser da Divisão de Ciências da Computação e Engenharia da ORNL. "Medimos o deslocamento de um microcantilever microscópio de força atômica com sensibilidade melhor do que o limite quântico padrão."

Ao contrário de microscópios clássicos de hoje, do Pooser e Lawrie microscópio quântica requer a teoria quântica para descrever a sua sensibilidade. Os amplificadores não lineares em microscópio de ORNL gerar uma fonte de luz quântica especial conhecido como luz espremido.

"Imagine uma imagem desfocada", disse Pooser. "É barulhento e alguns pequenos detalhes são ocultados. Clássica, ruidosos luz impede de ver esses detalhes. Uma versão 'espremido' é menos embaçada e revela detalhes que não podíamos ver antes por causa do barulho." Ele acrescentou: "Nós podemos usar uma fonte de luz espremida em vez de um laser para reduzir o ruído em nossa leitura do sensor."

O microcantilever de um microscópio de força atómica é uma placa de mergulho em miniatura que metodicamente examina uma amostra e curvas quando detecta alterações físicas. Com estagiários Nick Savino, Emma Batson, Jeff Garcia e Jacob Beckey, Lawrie e Pooser mostrou que o microscópio quantum eles inventaram poderia medir o deslocamento de um microcantilever com 50% melhor sensibilidade do que é classicamente possível. Para medições de comprimento de um segundo, a sensibilidade melhorada-quântico foi de 1,7 femtometers, cerca de duas vezes o diâmetro de um núcleo de carbono.

"Fontes de luz espremido têm sido utilizados para proporcionar sensibilidade melhorada-quântico para a detecção de ondas gravitacionais gerados pelas fusões buraco negro", disse Pooser. "Nosso trabalho é ajudar a traduzir esses sensores quântica da escala cosmológica à nanoescala."

Sua abordagem para microscopia quântica se baseia em controle de ondas de luz. Quando as ondas se combinam, eles podem interferir de forma construtiva, o que significa que as amplitudes de picos adicionar para fazer a onda resultante maior. Ou eles podem interferir destrutivamente, o que significa calha amplitudes de amplitudes de pico subtraia ao fazer a onda resultante menor. Este efeito pode ser visto em ondas numa lagoa ou em uma onda electromagnética de luz como um laser.

propaganda

fonte: 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>.