Wetenschap
Een nieuw kwantumdetectieschema zou kunnen leiden tot verbeterde, zeer nauwkeurige nanoscopische technieken
Onderzoekers van de Universiteit van Portsmouth hebben een kwantumsensorsysteem onthuld dat het toppunt van kwantumgevoeligheid bereikt bij het meten van de transversale verplaatsing tussen twee interfererende fotonen.
Deze nieuwe techniek heeft het potentieel om beeldvormingstechnieken met superresolutie te verbeteren die al gebruik maken van bronnen met één foton als sondes voor de lokalisatie en tracking van biologische monsters, zoals lokalisatiemicroscopie met enkele moleculen met kwantumdots.
Traditioneel wordt het bereiken van ultrahoge precisie bij nanoscopische technieken beperkt door de beperkingen van standaard beeldvormingsmethoden, zoals de diffractielimiet van camera's en sterk vergrotende objectieven. Dit nieuwe kwantumsensorsysteem omzeilt deze obstakels echter en maakt de weg vrij voor ongekende nauwkeurigheidsniveaus.
De kern van deze innovatie ligt een interferometrische techniek die niet alleen een ongeëvenaarde ruimtelijke precisie bereikt, maar ook zijn effectiviteit behoudt, ongeacht de overlap tussen verplaatste fotonische golfpakketten. De precisie van deze techniek wordt slechts marginaal verminderd als het gaat om fotonen die verschillen in niet-ruimtelijke vrijheidsgraden, wat een aanzienlijke vooruitgang betekent in kwantum-verbeterde ruimtelijke gevoeligheid.
Co-auteur van het onderzoek, professor Vincenzo Tamma, directeur van de Quantum Science and Technology Hub, zei:"Deze resultaten werpen een nieuw licht op de metrologische kracht van ruimtelijke interferentie met twee fotonen en kunnen de weg vrijmaken voor nieuwe, zeer nauwkeurige detectietechnieken." /P>
"Andere potentiële toepassingen voor het onderzoek kunnen worden gevonden in de ontwikkeling van kwantumdetectietechnieken voor zeer nauwkeurige refractometrie en lokalisatie van astrofysische lichamen, evenals zeer nauwkeurige detectieschema's met meerdere parameters, waaronder 3D-kwantumlokalisatiemethoden."
Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Letters .