Araştırmacılar, konum korelasyonlu bifotonlarla faz hatalarını kaynağa erişmeden ölçebilen bir yöntem geliştirdi.
Kuantum teknolojileri alanında Çinli araştırmacılar önemli bir buluşa imza attı. Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Kuantum Bilgi Laboratuvarı’ndan Prof. Jin-Shi Xu ve Prof. Chuan-Feng Li’nin liderliğindeki ekip, kuantum görüntüleme sırasında ortaya çıkan bozulmaları ölçmenin yeni bir yolunu geliştirdi. Light: Science & Applications dergisinde yayınlanan çalışma, “pozisyon-korelasyonlu bifoton Shack–Hartmann dalga cephesi algılama” (PCB-SHWS) adını taşıyor. Kulağa teknik gelen bu yöntem, aslında klasik optikte yıllardır kullanılan bir ölçüm tekniğinin kuantum ışık için uyarlanmış versiyonu.
Kuantum görüntüleme, normal kameraların veya mikroskopların ötesinde, çok daha ince ayrıntıları ortaya çıkarabilen bir teknoloji. Kuantum görüntüleme sistemlerinde “dolanık foton çiftleri” ya da kısaca bifotonlar kullanılıyor.
Bifoton, aynı anda ortaya çıkan ve özellikleri birbirine bağlı iki ışık parçacığı olarak özetlenebilir. Foton çiftleri sayesinde, klasik sistemlerle mümkün olmayan süper çözünürlük ve gürültüden (noise) arındırılmış görüntüler elde edilebiliyor. Ancak bu üstünlüğe rağmen, ışığın geçtiği mercek veya ortam nedeniyle dalgaların yolunun kayması sonucu oluşan faz bozulması (aberasyon) kuantum görüntülerini de bulanıklaştırabiliyor.
Araştırma ekibi, geliştirdiği PCB-SHWS yöntemiyle bu sorunu aşmayı hedefliyor. Teknik, bozulmaları bifotonların kendisi üzerinden, yani doğrudan kuantum ışıkla ölçüyor. Böylece bozulma kaynağına fiziksel olarak ulaşmaya gerek kalmadan tek atışta faz hatası tespit edilebiliyor.
Çalışmada ayrıca bifotonların nasıl ortaya çıktığı yani üretildiği de açıklanıyor. Ekip, “tip-I dejenere kendiliğinden parametrik aşağı dönüşüm” (SPDC) denen bir yöntem kullandı. Bu uzun isim aslında şunu ifade ediyor; bir lazer ışığı, özel bir kristalin içinden geçirilerek tek bir yüksek enerjili fotonun iki düşük enerjili fotona bölünmesi sağlanıyor. Böylece birbirine bağlı foton çiftleri üretilmiş oluyor.
Araştırmacılar bu fotonlara çeşitli faz desenleri yükledi, ardından SLM adı verilen (uzamsal ışık modülatörü, yani programlanabilir bir optik ekran) cihaza plastik bir film yapıştırarak yapay bir bozulma yarattı. Sonra bu bozulmayı yeni teknikle ölçüp düzelttiler ve bir nesnenin görüntüsünü yeniden net hale getirdiler.
Prof. Xu ve Prof. Li, yöntemlerinin klasik Shack-Hartmann algılayıcısından ilham aldığını ve önceki kuantum yöntemlerinin ölçemediği bifoton türlerini ölçebildiğini belirtiyor. Yalnızca bifoton alanına ihtiyaç duyan bu teknik, ulaşılması zor ya da uzaktaki bozulma kaynaklarının ölçülmesinde de kullanılabilecek. Tek atışta ve yüksek verimle ölçüm yapılabilmesi, gelişmiş sayım teknikleriyle birleştiğinde kuantum mikroskobu ve uzaktan görüntüleme gibi uygulamaların önünü açabilir. Araştırmacılar, mikromercek dizilerinin kuantum ışığın uzamsal durumlarını daha iyi anlamak için gelecekte de geliştirilebileceğini vurguluyor.
Kaynak: Eurekalert
