Forskare från University of Portsmouth har avslöjat ett kvantavkänningsschema som uppnår höjdpunkten av kvantkänslighet vid mätning av den tvärgående förskjutningen mellan två interfererande fotoner.
Den här nya tekniken har potential att förbättra superupplösningsavbildningstekniker som redan använder enfotonkällor som sonder för lokalisering och spårning av biologiska prover, såsom enkelmolekylslokaliseringsmikroskopi med kvantprickar.
Traditionellt har uppnåendet av ultrahög precision i nanoskopiska tekniker begränsats av begränsningarna hos standardavbildningsmetoder, såsom diffraktionsgränsen för kameror och mycket förstorande objektiv. Men detta nya kvantavkänningsschema kringgår dessa hinder, vilket banar väg för oöverträffade nivåer av precision.
Kärnan i denna innovation ligger en interferometrisk teknik som inte bara uppnår oöverträffad rumsprecision, utan också bibehåller sin effektivitet oavsett överlappningen mellan förskjutna fotoniska vågpaket. Precisionen för denna teknik är endast marginellt reducerad när man hanterar fotoner som skiljer sig i icke-spatiala frihetsgrader, vilket markerar ett betydande framsteg i kvantförstärkt rumslig känslighet.
Studiens medförfattare Professor Vincenzo Tamma, chef för Quantum Science and Technology Hub, sa:"Dessa resultat kastar nytt ljus över den metrologiska kraften hos rumslig interferens med två foton och kan bana väg för nya högprecisionsavkänningstekniker."
"Andra potentiella tillämpningar för forskningen kan hittas i utvecklingen av kvantavkänningstekniker för högprecisionsrefraktometri och lokalisering av astrofysiska kroppar, såväl som avkänningsscheman med flera parametrar med hög precision, inklusive 3D-kvantlokaliseringsmetoder."
Studien publiceras i Physical Review Letters .
Mer information: Danilo Triggiani et al, Estimation with ultimate Quantum Precision of the Transversal Displacement between Two Photons via Two-Photon Interference Sampling Measurements, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.180802
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av University of Portsmouth
