新显微镜使用纠缠光子

幽灵成像就像一场战舰游戏。科学家们没有直接看到对象,而是使用纠缠的光子去除背景并揭示其轮廓。该方法可用于研究微观环境而没有太多光线,这有助于避免对生物样品的光损伤。

来源:英国物理学家网首页
3D量子幽灵成像显微镜设置。激光和晶体(左)用于制造纠缠的光子,这些光子被拆分并以两个方向发送。向左旋转以击中并散射样品,以90度角提供标准图像。另一个继续笔直,用于构建幽灵图像。学分:Optica(2025)。 doi:10.1364/optica.565248
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幽灵成像就像一场战舰游戏。科学家们没有直接看到对象,而是使用纠缠的光子去除背景并揭示其轮廓。该方法可用于研究微观环境而没有太多光线,这有助于避免对生物样品的光损伤。

到目前为止,量子幽灵成像仅限于两个维度,或固定Z位置的两个平面。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家在一项新的研究中,开发了3D量子幽灵成像显微镜,这是第一个。

幽灵成像 已发布

“这是一种3D成像的新方法,可以更敏感地完成事情,并收集更多信息而无需扫描样本,” LLNL科学家兼作者Audrey Eshun说。

该方法基于纠缠的量子现象起作用。激光照亮了产生纠缠或在时空中链接在一起的光子对的晶体。这些对撞到了将它们分开的镜子:一个称为“信号”光子,向左转向样品,而另一个称为“惰轮”光子,持续到摄像机样检测器。

光子对

不与样品相互作用的怠速光子在检测器上形成均匀的,无特征的图像。

同时,信号光子通过显微镜物镜移动,将其集中在样品上。在这种情况下,作者研究了金属纳米颗粒簇。

相对于传入光子,样品以45度角以45度角倾斜。当光子击中它时,它们沿各个方向散布。

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