🟠میکروسکوپ کوانتومی وضوح تصویربرداری را تا چهار برابر افزایش داد

🔹 پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) با استفاده از ویژگی‌های کوانتومی نور، موفق شده‌اند وضوح یک میکروسکوپ نوری را حدود چهار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ معمولی کنند.

🔸این روش که بر پایه فوتون‌های درهم‌تنیده کار می‌کند، در ادامه پژوهشی است که همین گروه در سال ۲۰۲۳ انجام داده بود و در آن وضوح تصویربرداری تقریباً دو برابر شده بود. نتیجه جدید نشان می‌دهد که می‌توان از محدودیت قبلی عبور کرد و وضوح بسیار بیشتری را بدون تغییر اساسی در طول موج نور به دست آورد.

🔹 ایده اصلی روش نسبتاً ساده است: هنگام تولید یک جفت فوتون درهم‌تنیده، یکی از فوتون‌ها از نمونه عبور می‌کند و اطلاعات مربوط به تصویر را با خود حمل می‌کند، در حالی که فوتون دوم مسیر دیگری را طی می‌کند. این دو فوتون به دلیل درهم‌تنیدگی، #اطلاعات_کوانتومی مشترکی دارند و می‌توان از ارتباط میان آن‌ها برای بازسازی تصویر استفاده کرد.

🔸در روش قبلی، فوتون دوم یک بار از سیستم نوری عبور می‌کرد و همین موضوع باعث می‌شد وضوح تصویر تقریباً دو برابر شود؛ اما پژوهشگران در آزمایش جدید کاری متفاوت انجام دادند. در روش جدید، فوتون دوم سه بار از مجموعه عدسی‌های میکروسکوپ عبور داده شد، در حالی که فوتون دیگر تنها یک بار از نمونه عبور کرد.

🔹این رفت‌وبرگشت‌های اضافی باعث شد اطلاعات کوانتومی مربوط به فوتون دوم بیشتر در فرایند تشکیل تصویر نقش داشته باشد و وضوح نهایی به حدود چهار برابر میکروسکوپ معمولی برسد. آزمایش‌ها روی یک هدف استاندارد تصویربرداری نشان دادند که روش قبلی حدود ۱٫۸ برابر بهبود وضوح ایجاد می‌کرد، اما روش جدید توانست تقریباً به بهبود چهاربرابری برسد.

❗️اهمیت این روش فقط در افزایش وضوح نیست. یکی از مزیت‌های مهم #میکروسکوپی_کوانتومی این است که می‌توان با استفاده از نور بسیار ضعیف‌تر، اطلاعات بیشتری درباره نمونه به دست آورد. این ویژگی به‌خصوص برای تصویربرداری از نمونه‌های زیستی اهمیت دارد، زیرا نور شدید می‌تواند به سلول‌ها یا بافت زنده آسیب بزند.

🔸در آینده، چنین فناوری‌ای می‌تواند به تصویربرداری دقیق‌تر از ساختارهایی مانند هسته سلول و میتوکندری با نور کمتر کمک کند. کاربرد احتمالی دیگر، بررسی تراشه‌های نیمه‌رسانا است؛ جایی که افزایش وضوح بدون نیاز به کاهش شدید طول موج نور می‌تواند امکان شناسایی عیوب بسیار کوچک‌تر را فراهم کند.

🔹نکته مهم این است که پژوهشگران هنوز به‌طور کامل نمی‌دانند چرا این روش می‌تواند از محدودیت دوبرابری قبلی عبور کند. به گفته تیم پژوهشی، توضیح نظری کامل این پدیده هنوز در دست توسعه است و نتیجه فعلی بیشتر یک مشاهده تجربی مهم محسوب می‌شود. با این حال، آزمایش نشان داده است که استفاده چندباره از فوتون دوم می‌تواند مسیر جدیدی برای فراوضوح کوانتومی باز کند.

🔸پژوهشگران اکنون به دنبال بررسی این هستند که آیا می‌توان با افزایش تعداد عبورهای فوتون آیدل از سیستم نوری، وضوح را حتی بیشتر کرد؛ آن‌ها از امکان دستیابی به بهبودهای ۱۰ یا حتی ۱۰۰ برابری صحبت کرده‌اند. البته این اعداد هنوز هدف‌های آینده هستند و نتیجه فعلی صرفاً یک نمایش آزمایشگاهی چهاربرابری است.

🔹بنابراین، این فناوری هنوز تا تبدیل شدن به یک میکروسکوپ کاربردی برای آزمایشگاه‌های زیستی یا صنعتی فاصله دارد، اما نشان می‌دهد که ویژگی‌های کوانتومی نور می‌توانند محدودیت‌های روش‌های متعارف تصویربرداری را به شکل قابل توجهی جابه‌جا کنند.

📎لینک خبر
🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #تصویربرداری_کوانتومی