Ученые создали первый микроскоп на запутанных фотонах — Naked Science
Редакция

Ученые создали первый микроскоп на запутанных фотонах

Специалисты разработали метод световой микроскопии, использующий запутанные фотоны для придания большей контрастности изображению. Точность данного метода превышает стандартный квантовый предел четкости для обычных фотонов на 30% .

9317042310_97943028ab_b
©Wikipedia

Исследователи из университетов Осаки и Хоккайдо изобрели метод световой микроскопии, который использует для создания более контрастного изображения запутанные фотоны. Точность данного метода, как отмечают ученые, на 30% превышает стандартный квантовый предел четкости для обычных фотонов.

 


Стандартный квантовый предел (СКП) в квантовой механике – ограничение, накладываемое на точность непрерывного или многократно повторяющегося измерения какой-либо величины, описываемой оператором, который не коммутирует сам с собой в разные моменты времени. Предсказан в 1967 году В. Б. Брагинским, а сам термин Стандартный квантовый предел (англ. Standard Quantum Limit, SQL) был предложен позднее Торном. СКП тесно связан с соотношением неопределенностей Гейзенберга.


 

Новый метод дополняет вид оптической микроскопии. Изображение там формируется за счет интерференции пучков света, которые проходят через объект. Когда путь, пройденный одним из пучков, отличается от пути другого, тогда формируются темные и светлые области.

 

Схема пластинки, ее атомно-силовое (справа вверху) и ее оптические изображения (внизу). Слева – на запутанных фотонах, справа – на «обычных»

©Takafumi Ono, Ryo Okamoto, Shigeki Takeuchi

 

Благодаря интерференции можно уловить небольшую разницу в плотности или высоте разных частей объекта, однако точность этих измерений и контрастность изображения ограничены принципом неопределенности Гейзенберга.

 


Принцип неопределённости Гейзенберга в квантовой механике – фундаментальное неравенство (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих систему квантовых наблюдаемых, описываемых некоммутирующими операторами (например, координаты импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля). Соотношение неопределенностей задает нижний предел для произведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых. Принцип неопределенности, открытый Вернером Гейзенбергом в 1927 г., является одним из краеугольных камней квантовой механики.


 

Стандартный квантовый предел можно преодолеть за счет использования запутанных частиц, несущих больше информации друг о друге, чем независимые фотоны.

 

Специалисты провели эксперимент, используя в качестве тестового объекта пластинку стекла, на которой в рельефе (его высота составляла всего17 нанометров) была нанесена буква «Q». Сначала ученые использовали обычные фотоны для подсветки пластины. В результате изображение оказалось настолько шумным, что его с трудом можно было заметить. А когда специалисты применили источник запутанных фотонов с соответствующим методом обработки, контрастность изображения увеличилась почти на треть.

 

В настоящее время источники запутанных фотонов используются, как правило, для исследования возможностей квантовой криптографии.

 


Квантовая криптография – метод защиты коммуникаций, основанный на принципах квантовой физики. В отличие от традиционной криптографии, которая использует математические методы, чтобы обеспечить секретность информации, квантовая криптография сосредоточена на физике, рассматривая случаи, когда информация переносится с помощью объектов квантовой механики.


 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

12 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

12 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: