Новый квантовый секундомер улучшит качество технологий визуализации

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали квантовый секундомер для подсчета одиночных фотонов.

Новая разработка команды улучшит технологии визуализации: от датчиков, отображающих целые леса и горные хребты, до более точных устройств, которые могут диагностировать Альцгеймер и рак. Все это — визуально-технические средства передачи информации, которые зависят от точности передачи информации. Новая разработка поможет повысить качество их работы.

Боуэн Ли, ведущий автор нового исследования, заявил, что в их работе они использовали технологию под названием «коррелированный по времени подсчет одиночных фотонов» (TCSPC).

Это похоже на таймер, который используют для подсчета результатов спортсменов: ученые сначала направляют лазерный луч на образец по своему выбору, от отдельных белков до массивного геологического образования, а затем записывают фотоны, которые отражаются от них. Чем больше фотонов соберут исследователи, тем больше они смогут узнать об этом объекте.

ТTCSPC дает вам общее количество фотонов и показывает время, когда каждый фотон попадает в ваш детектор, поэтому новое устройство чем-то напоминает секундомер. Боуэн Ли, ведущий автор нового исследования

Для того, чтобы улучшить эту технологию, авторы новой работы использовали оптический инструмент временная линза, чтобы измерять приход фотонов с точностью, более чем в 100 раз превосходящей существующие инструменты.

Чтобы понять, как это работает, представьте два фотона в виде двух бегунов, которые двигаются близко и очень быстро, так, что ни один не уступает другому. Ли и его коллеги пропускают оба этих фотона через временную линзу, состоящую из петель из кремнеземных волокон. В процессе один из фотонов замедляется, в то время как другой ускоряется. Между бегунами появляется большой разрыв, который может зафиксировать детектор.