Исследователи из Портсмутского университета представили схему квантового зондирования, которая достигает вершины квантовой чувствительности при измерении поперечного смещения между двумя интерферирующими фотонами.

Этот новый метод может улучшить методы визуализации со сверхвысоким разрешением, которые уже используют источники одиночных фотонов в качестве зондов для локализации и отслеживания биологических образцов, такие как микроскопия локализации одиночных молекул с квантовыми точками.

Традиционно достижение сверхвысокой точности в наноскопических методах ограничивалось ограничениями стандартных методов визуализации, такими как дифракционный предел камер и объективов с большим увеличением. Однако новая схема квантового зондирования обходит эти препятствия, открывая путь к беспрецедентному уровню точности.

В основе этой инновации лежит интерферометрический метод, который не только обеспечивает беспрецедентную пространственную точность, но и сохраняет свою эффективность независимо от перекрытия смещенных фотонных волновых пакетов. Точность этого метода лишь незначительно снижается при работе с фотонами, различающимися непространственными степенями свободы, что знаменует собой значительный прогресс в квантово-улучшенной пространственной чувствительности.

Соавтор исследования профессор Винченцо Тамма, директор Центра квантовой науки и технологий, сказал: «Эти результаты проливают новый свет на метрологическую мощь двухфотонной пространственной интерференции и могут проложить путь к новым высокоточным методам зондирования».

«Другие потенциальные применения исследования могут быть найдены в разработке методов квантового зондирования для высокоточной рефрактометрии и локализации астрофизических тел, а также высокоточных схем многопараметрического зондирования, включая методы трехмерной квантовой локализации».