Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Obrazowanie kwantowe

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 1

15--24

PL

Informacyjne techniki kwantowe obejmują obok komputingu kwantowego także obrazowanie kwantowe (OK). Obrazowanie kwantowe jest jednocześnie fragmentem optyki kwantowej. Podobnie do obrazowania klasycznego, obrazowanie kwantowe jest procesem który zawiera warstwę sprzętową, po stronie nadawczej i odbiorczej, i warstwę programistyczną, jak akwizycji obrazu, czyli np. oświetlenia/prześwietlenia lub nie obiektu, identyfikacji scenerii, detekcji odpowiedniego fragmentu sceny, zapisu danych, transmisji danych, przetwarzania. Większość z tych elementów procesu obrazowania może mieć charakter kwantowy. Jeśli scena jest oświetlona to światło może być nieklasyczne kwantowe, sub-Poissonowskie. Scenę można oświetlać także deterministycznymi pojedynczymi fotonami lub parą fotonów splątanych z zastosowaniem techniki fotonu zwiastowanego. Po stronie odbiorczej w obrazowaniu kwantowym można stosować fotodetektory i kamery jednofotonowe. Kwantowe dwufotonowe obrazowanie koincydencyjne tworzy obraz przez łączenie informacji z dwóch detektorów: wysokorozdzielczej matrycy CCD nie obserwującej obiektu i jednopikselowego detektora obserwującego obiekt. Para splątanych fotonów jest detekowana przez oba detektory jednocześnie. Jeden foton z pary, sygnałowy, pada na obiekt, oddziałuje z nim, i następnie jest rejestrowany przez detektor jednopikselowy. Drugi foton pary, zwiastowany, podąża inną drogą optyczną do detektora CCD. Klasyczna metoda obrazowania koincydencyjnego używa skorelowanych wiązek koherentnych bez wykorzystania splątania fotonów. Korelacyjne obrazowanie kwantowe redukuje SNR. W kwantowym obrazowaniu fluorescencyjnym, a także z zastosowaniem fali materialnej de Broglie np. z atomami He, możliwe jest obejście klasycznego ograniczenia Rayleigha-Abbego rozdzielczości obrazu optycznego tylko do 200 nm. Osiągane rozdzielczości obrazowania kwantowego są na poziomie pojedynczych nm.

EN

Quantum information techniques include, aside from quantum computing, also quantum imaging (QI). Quantum imaging is also a part of quantum optics. Similar to classical imaging, quantum imaging is a process that includes a hardware layer, on the transmitting and receiving side, and programmatic layer like: image acquisition, i.e. lighting/trans illumination of an object, identification of the scenery, detection of the appropriate part of the scene, data recording, data transmission, processing. Most of these elements of the imaging process can be quantum in nature. If the stage is lit, the light may be non-classical quantum, sub-Poissonian. The scene can also be illuminated with deterministic single photons or a pair of entangled photons using the heralded photon technique. On the receiving side, in quantum imaging, photodetectors and single-photon cameras can be used. Quantum two-photon coincidence imaging (ghost imaging) creates an image by combining information from two detectors: a high-resolution CCD not observing the object and one-pixel detector that observes the object. A pair of entangled photons is detected by both detectors simultaneously. One photon from the pair, the signal photon, falls on the object and is then registered by a one-pixel detector. The second photon of the pair, heralded, follows a different optical path to the CCD detector. The classical method of coincidence imaging uses correlated coherent beams without the use of photon entanglement. Correlational quantum imaging reduces the SNR. In quantum fluorescence imaging, as well as using de Broglie material waves with Helium atoms, it is possible to circumvent the classic Rayleigh-Abbe limitation of the optical image resolution to 200 nm. The obtainable resolutions of quantum imaging reach the level of single nm.

2

Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 5: Techniki laboratoryjne, obrazowanie wysokorozdzielcze

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 7

13--28

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące na ogół w nanoskali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy obrazowania wysoko rozdzielczego, poniżej limitu dyfrakcyjnego Abbego. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standardized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that usually occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photonic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture given by the author at the Faculty of Economics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for PhD students. The next part of the series deals with the issues of super-resolution imaging, breaking the Abbe diffraction limit. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectroscopy, biophotonic laboratory techniques.

3

Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 4, Techniki laboratoryjne, oświetlenie i obrazowanie mikroskopowe

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 6

10--25

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące na ogół w nanoskali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy ogólnie bogatej problematyki obrazowania klasycznego i wysoko rozdzielczego. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standardized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that usually occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photonic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture given by the author at the Faculty of Economics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for PhD students. The next part of the series deals with the general issues of super-resolution imaging. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectroscopy, biophotonic laboratory techniques.