Разрешение светового микроскопа увеличили вдвое с помощью квантовой запутанности

Физики нашли способ повысить разрешение микроскопов с помощью запутанных фотонов. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Исследователи из Калифорнийского технологического института использовали квантовую запутанность фотонов, чтобы наблюдать объекты слишком маленькие для классических световых микроскопов. Технология позволяет в два раза повысить разрешение полученных снимков.

Исследователи построили оптический прибор, который направляет лазерный свет на особый тип кристалла, преобразующий часть фотонов, проходящих через него, в бифотоны. Такое преобразование происходит очень редко и примерно для одного фотона из миллиона. Используя ряд зеркал, линз и призм, каждый бифотон, состоящий из двух отдельных фотонов, разделяется и перемещается по двум путям, так что один из парных фотонов проходит через отображаемый объект, а другой нет.

Схема устройства микроскопа. Изображение: Zhe He et al., Nature Communications

Фотон, проходящий через объект, называется сигнальным фотоном, а тот, который не проходит, называется холостым. Затем эти фотоны проходят через дополнительные оптические устройства, пока не достигают детектора, подключенного к компьютеру, который создает изображение клетки на основе информации, переносимой сигнальным фотоном. В запутанном состоянии бифотоны, даже во время движения по двум отдельным путям, ведут себя как единый объект с длиной волны вдвое меньше, чем у исходного фотона.

Микроскоп может отображать только детали объекта, минимальный размер которого составляет половину длины волны света, используемого в устройстве. Ее уменьшение означает, что микроскоп может видеть даже более мелкие объекты, что приводит к увеличению разрешения.

Снимок, полученный с помощью классического микроскопа (слева) и оптимизированного с помощью квантовой запутанности (справа). Изображение: Zhe He et al., Nature Communications

Квантовая запутанность — не единственный способ уменьшить длину волны света, используемого в микроскопе. Зеленый свет, например, имеет более короткую длину волны, чем красный, например, а фиолетовый — короче зеленого. Но свет с более короткими длинами волн несет больше энергии. Поэтому свет с длиной волны, достаточно малой для изображения крошечных объектов, несет столько энергии, что может повредить отображаемые объекты, особенно живые существа, такие как клетки. 

Использование альтернативного способа уменьшить длину волны фотонов светового микроскопа позволяет создать устройство с высоким разрешением, которое не вредит живым объектам.


Читать далее:

Тайна «невозможной» древнеегипетской статуи, похоже, разгадана. Но с этим согласны не все

Посмотрите, что произошло с Меркурием, когда он максимально приблизился к Солнцу

Разлученные в детстве медведицы воссоединились: в зоопарке рассказали, как все прошло

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос