וובינר: סופר-רזולוציה מוגברת קוונטית

קורלציות קוואנטיות של עוצמת האור נושאות מידע מרחבי ברזולוציה גבוהה יותר ממספר הפוטונים עצמו, ניתן להשתמש בהן לצורך שיפור הרזולוציה בהדמיה.

על הוובינר

מיקרוסקפיית מעבר לגבול הדיפרקציה של אבה, תוך שימוש בעירור לא-לינארי (STED) או בפלוקטואציות של פלואורסנציה בזמן (PALM, STORM, SOFI) היא כבר מציאות קיימת. לעומת זאת, שיפור רזולוציה אל מעבר לגבול הדיפרקציה תוך שימוש בעקרונות קוiאנטיים הנו קשה מאוד להשגה לאור הקושי ביצירת מצבי אור קוואנטיים והשבריריות שלהם. אנו מציגים שיטה מעשית לסופר-רזולוציה מבוססת על התכונות הקוואנטיות של אור הנפלט באופן טבעי ממרבית הסמנים הפלואורסנטיים. גישה זו מבוססת על הנטייה של סמנים אלה לפלוט פוטונים בזה אחר זה ולא בצברים ^[1].

הואיל וקורלציות קוואנטיות של עוצמת האור נושאות מידע מרחבי ברזולוציה גבוהה יותר ממספר הפוטונים עצמו, ניתן להשתמש בהן לצורך שיפור הרזולוציה בהדמיה. את האפקט הזה אנחנו מדגימים בשיפור הרזולוציה של מיקרוסקופים קונפוקאליים בכל שלושת הממדים המרחביים. שיפור נוסף ברזולוציה ובמהירות ההדמיה ניתן להשיג על ידי שילוב אלגוריתמי של תמונת הקורלציה עם תמונת הפלואורסנציה ה’רגילה’ ^[2]. לבסוף, אנו מראים כי הטכנולוגיה של מערכי גלאים מונוליתיים של פוטונים בודדים בשלה דיה לאפשר אפיון של קורלציות קוואנטיות, כך שיישום השיטה אינו דורש השקעה כספית נרחבת ^[3].

ככלל, שימוש בקורלציות קוואנטיות אפשרי גם בשיטות הדמיה אחרות, ובפרט יוכל לאפשר מיקרוסקופייה כמותית ברזולוציה מוגברת.

 

^[1] R. Tenne et al., “Super-resolution enhancement by quantum image scanning microscopy”, Nature Photonics 13, 116 (2019).

^[2] U. Rossman et al., “Rapid quantum image scanning microscopy by joint sparse reconstruction”, Optica 6, 1290 (2019).

^[3] G. Lubin et al., “Quantum correlation measurement with single photon avalanche diode arrays”, Optics Express 27, 32863 (2019).

על המרצה

פרופסור דן אורון סיים את לימודי התואר הראשון במתמטיקה ופיסיקה באוניברסיטה העברית בשנת 1994, ואת לימודי התואר השני בפיסיקה (העוסק באי-יציבות הידרודינמית) באוניברסיטת בן-גוריון בשנת 1998. את עבודת הדוקטורט השלים במכון ויצמן בשנת 2005 תחת הנחייתו של פרופ’ ירון זילברברג. לאחר לימודים בתר-דוקטוריאליים במעבדה של פרופ’ אורי בנין באוניברסיטה העברית, הצטרף לסגל המחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות בשנת 2007. הנושאים העיקריים בהם עוסקת קבוצת המחקר שלו נוגעים לאינטראקציה בין אור לחומר בממדים ננומטריים, וכוללים גידול ואפיון של ננו חלקיקים (בעיקר של חצאי מוליכים), פיתוח שיטות הדמיה בסופר-רזולוציה וחקר של מערכות ביולוגיות לשליטה על האינטראקציה עם אור.

לצפייה