11.02.2014
Редакция Naked Science

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.
Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

Позавчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: