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实现从光源中提取隐藏的量子信息,量子物理学的发展厉害了!

2019-10-25 21:17:10 暂无 阅读:1095 评论:0

当前超差别率显微镜或微阵列激光扫描手艺以其高活络度和非常好的差别率而著名。固然实现了高光功率来研究样品,这些样品或者是光敏的,是以当被这些设备照明时会受到损坏或干扰。现在,使用量子光成像手艺的主要性日益增加,因为它们在差别率和活络度方面的能力能够超越经典限制,此外,量子光成像手艺不会损坏样品。因为量子光是以单光子发射的,而且它行使纠缠性质来达到较低的光强度局限。

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如今,尽管量子光和量子探测器的使用在曩昔几年中获得了稳步成长,但仍然有一些问题需要解决。量子探测器自己对经典噪声很敏感,噪声最终或者非常显著,以至于它能够削减甚至抵消所获得图像任何类型的量子优势。是以,一年前启动的欧洲Q-MIC项目汇集了一支由具有分歧专业常识的研究人员构成国际团队,他们群集在一路斥地和实施量子成像手艺,以缔造一种可以超越当前显微镜手艺能力的量子增加型显微镜。

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在揭橥在《科学进展》期刊上的一项研究中,格拉斯哥大学的研究人员Hugo Defienne和Daniele Faccio以及Q-MIC项目的合作伙伴申报了一种新手艺,该手艺使用图像蒸馏从包含量子和经典信息的照明源提取量子信息。在在实验中,研究人员使用两个起原建立了一个“死”和“活”猫的组合最终图像。使用由激光触发的量子源来发生纠缠光子对,光子对照亮晶体并经由滤光片发生“死猫”的红外图像(800 Nm),或可称为“量子猫”,同时,他们使用带有LED的经典光源来发生“活猫”图像。

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然后,经由光学设置,将两幅图像叠加,并将组合后的图像发送到称为电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)的特别CCD相机。经由这种装配可以视察到,理论上,两个光源具有沟通的光谱、平均强度和偏振,使得它们无法与零丁的强度测量区分隔来。然则,固然来自相关经典源(LED光)的光子是不相关的,然则来自量子源(光子对)的光子在位置上是相关的。经由使用一种算法,研究人员可以在适当的位置使用这些光子相关性来星散前提图像。

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个中两个光子达到相机上的相邻像素,并零丁检索“量子照明”图像。是以,在从直接的总强度图像中减去量子图像后,也能够恢复经典的“活猫”图像。这种方式的另一个令人诧异问题是,研究人员也可以提取靠得住的量子信息,即使在经典照明凌驾十倍的情形下也是如斯。研究表明,即使在高经典照明降低图像质量的情形下,仍然可以获得量子图像外形的清楚图像。这项手艺为旨在视察超敏感样品的量子成像和量子增加显微镜拓荒了一条新途径。

实现从光源中提取隐藏的量子信息,量子物理学的发展厉害了!

(博科园图示)图像是经由在相机上储蓄光而获得,行使这项手艺,研究人员可以星散“死猫”的量子图像,然后将该图像减去总图像,以获得“活猫”的经典图像。图片:University of Glasgow/H. Defienne

此外,这项研究的究竟表明,这项手艺或者是量子通信的主要手艺。夹杂和提取量子光和经典光携带特定信息的能力可用于加密手艺和编码信息。稀奇地,当使用常规检测器时,它能够用于隐藏或加密旌旗中的信息。这种方式带来了科学家可以对图像中的信息进行编码息争码体式的改变,研究人员也进展这将在从显微镜到隐蔽激光雷达等范畴找到应用。

博科园|研究/来自:ICFO

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