Aktuella superupplösningsmikroskop eller mikroarraylaserskanningstekniker är kända för sina höga känsligheter och mycket goda upplösningar. Dock, de implementerar hög ljusstyrka för att studera prover, prover som kan vara ljuskänsliga och därmed bli skadade eller störda när de belyses av dessa enheter.

Bildtekniker som använder kvantljus ökar i betydelse nuförtiden, eftersom deras kapacitet när det gäller upplösning och känslighet kan överträffa klassiska begränsningar och, dessutom, de skadar inte provet. Detta är möjligt eftersom kvantljus sänds ut i enstaka fotoner, och den använder egenskapen intrassling för att nå lägre ljusintensitetsregimer.

Nu, även om användningen av kvantljus och kvantdetektorer har upplevt en stadig utveckling under de senaste åren, det finns fortfarande några problem som måste lösas. Kvantdetektorer är själva känsliga för klassiskt brus, brus som i slutändan kan bli så betydande att det kan minska eller till och med upphäva alla slags kvantfördelar jämfört med de bilder som erhålls.

Således, lanserades för ett år sedan, det europeiska projektet Q-MIC har samlat ett internationellt team av forskare med olika expertis som har gått samman för att utveckla och implementera kvantavbildningsteknologier för att skapa ett kvantmikroskop som kommer att kunna gå utöver kapaciteten hos nuvarande mikroskopiteknologier.

I en studie som nyligen publicerades i Vetenskapens framsteg , forskarna Hugo Defienne och Daniele Faccio från University of Glasgow och partners i Q-MIC-projektet, har rapporterat om en ny teknik som använder bilddestillation för att extrahera kvantinformation från en upplyst källa som innehåller både kvantinformation och klassisk information.

I deras experiment, forskarna skapade en kombinerad slutlig bild av en "död" och "levande" katt genom att använda två källor. De använde en kvantkälla utlöst av en laser för att skapa intrasslade par av fotoner, som belyste en kristall och passerade genom ett filter för att producera en infraröd bild (800nm) av en "död katt, " eller vad de refererar till som "kvantkatten." Parallellt, de använde en klassisk källa med en LED för att producera bilden av en "levande katt". Sedan, med en optisk inställning, de överlagrade båda bilderna och skickade den kombinerade bilden till en speciell CCD-kamera känd som en elektronmultiplicerad laddningskopplad enhet (EMCCD).

Med denna inställning, de kunde observera att, i princip, båda ljuskällorna har samma spektrum, genomsnittlig intensitet, och polarisering, vilket gör dem omöjliga att skilja från en enda mätning av intensiteten. Men, medan fotoner som kommer från den koherenta klassiska källan (LED-ljuset) är okorrelerade, fotoner som kommer från kvantkällan (fotonpar), är korrelerade i position.

Genom att använda en algoritm, de kunde använda dessa fotonkorrelationer i position för att isolera den villkorliga bilden där två fotoner anländer till angränsande pixlar på kameran och enbart hämtar den "kvantupplysta" bilden. Följaktligen, den klassiska "levande katt"-bilden hämtades också efter att ha subtraherat kvantbilden från den direkta totala intensitetsbilden.

En annan överraskande fråga från denna metod är att forskarna också kunde extrahera tillförlitlig kvantinformation även när den klassiska belysningen var tio gånger högre. De visade att även när den höga klassiska belysningen minskade kvaliteten på bilden, de kunde fortfarande få en skarp bild av formen på kvantbilden.

Denna teknik öppnar en ny väg för kvantavbildning och kvantförstärkta mikroskop som syftar till att observera ultrakänsliga prover. Dessutom, resultaten av denna studie visar att denna teknik kan vara av yttersta vikt för kvantkommunikation. Möjligheten att blanda och extrahera specifik information som bärs av både kvantljus och klassiskt ljus skulle kunna användas för krypteringstekniker och kodningsinformation. Särskilt, den kan användas för att dölja eller kryptera information i en signal när man använder konventionella detektorer.

Som prof. Daniele Faccio, kommentarer, "Det här tillvägagångssättet medför en förändring i hur vi kan koda och sedan avkoda information i bilder, som vi hoppas ska hitta tillämpningar inom områden som sträcker sig från mikroskopi till hemlig LIDAR."