Ученые создали первый микроскоп на запутанных фотонах — Naked Science
11.02.2014
6 минут
Редакция
70

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

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.


 

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

6 часов назад
6 минут
Мария Азарова

Как сообщает Минздрав, обследование может продлиться несколько дней. Пока что каких-либо выводов медики не делают. Всего с начала января жертвами нового коронавируса 2019-nCoV стали 17 человек. Ранее случаи заражения им были официально зафиксированы в Японии, США, Южной Корее и Таиланде.

Вчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: