در 11 فوریه ، در آزمایشگاه دره Optics Hubei ، یک پرتو لیزر ضعیف که فقط چند فوتون حاوی نمونه های بیولوژیکی بود ، تابش می کرد. محققان به نتایج محاسبه روی صفحه خیره شدند: "وضوح تصویربرداری به میلیون ها پیکسل رسیده است.
پیکسل های دوربین های تلفن همراه که روزانه مورد استفاده قرار می گیرد ، به طور کلی در ده ها میلیون یا حتی بیش از 100 میلیون نفر است و می تواند در زندگی عکس های روشنی بگیرد.
اما در برخی از صحنه های خاص ، مانند دریای عمیق ، ارتفاع زیاد یا در آزمایش پزشکی ، سیگنال نور ضعیف است و وضوح مکانی کم است ، بنابراین ردیاب های تک فوتونی برای ضبط تصاویر مورد نیاز است.
فوتون ها واحد اصلی نور هستند. نوری که در زندگی روزمره می بینیم در واقع از فوتون های بی شماری تشکیل شده است. آشکارسازهای تک فوتونی ، همانطور که از نام آن پیداست ، آشکارسازهای حساسیت بسیار بالایی هستند که می توانند فوتون های منفرد را تشخیص دهند. آنها کاربردهای مهمی در ارتباطات کوانتومی ، نجوم ، تصویربرداری زیست پزشکی و سایر زمینه ها دارند.
"آشکارسازهای تک فوتونی مانند چشم در تاریکی هستند که می توانند سیگنال های نور ضعیف را ضبط کنند." آشکارسازهای تک فوتون توسط ساختار فیزیکی آنها محدود می شوند و تعداد پیکسل ها معمولاً فقط می توانند به هزاران نفر برسند که این امر باعث می شود کاربرد آنها در تصویربرداری با وضوح بالا و جنبه های دیگر باشد. "
به عنوان مثال ، در مشاهدات نجومی ، تعداد کمتری از پیکسل ها ، ضبط جزئیات اجسام کم ضمیر و دورتر را دشوار می کند. در تصویربرداری میکروسکوپی زیست پزشکی ، همچنین برآورده کردن الزامات برای ضبط با وضوح بالا پدیده های فلورسانس سطح کوانتومی غیرممکن است.
برای غلبه بر این مشکل ، تیم دکتر دینگ یی توجه خود را به زمینه تصویربرداری محاسباتی جلب کرده است. تصویربرداری محاسباتی با فناوری تصویربرداری سنتی متفاوت است. این می تواند از طریق مدولاسیون نوری و پردازش سیگنال محدودیت های فوتودکتور را در وضوح تصویربرداری ، میزان فریم تصویربرداری و غیره از بین ببرد.
"ما دیگر نیازی به این نیست که هر پیکسل باید با یک ردیاب فیزیکی مطابقت داشته باشد ، بلکه اجازه می دهد یک ردیاب واحد در زمان های مختلف نقش های مختلفی را ایفا کند و در نهایت تصاویر با وضوح بالا از صدها هزار یا حتی میلیون ها پیکسل را از طریق رمزگذاری زمینه های نوری و الگوریتم های بازسازی بازگرداند."
علاوه بر این ، آشکارسازهای تک فوتونی که برای خروجی سیگنال های آنالوگ استفاده می شوند. از طریق تحقیق ، تیم آزمایشگاهی بازخوانی دیجیتالی آشکارسازهای تک فوتونی را در سطح تراشه به پایان رساند. هنگام به دست آوردن سیگنال های تک فوتونی ، دستگاه های شمارش فوتون می توانند حذف شوند ، و سیستم تصویربرداری و تشخیص را کوچکتر و یکپارچه تر می کند و قادر به مواجهه با سناریوهای کاربردی بیشتر است.
در پشت نتایج روزهای بی شماری و شبهای پشتکار و فداکاری تیم تحقیقاتی علمی قرار دارد. از آنجا که این پروژه در اواخر سال 2023 آغاز شد ، چراغ های موجود در آزمایشگاه اغلب تا طلوع آفتاب روشن می شوند تا پیشرفت کنند. به منظور تأیید اثربخشی مسیر نوری آزمایشی و روشهای محاسبه ، این تیم تعداد زیادی آزمایش را انجام داده و داده های عظیم انباشته شده است.
"هر روز احساس می کنم زمان کافی وجود ندارد ، بنابراین می خواهم سریعتر و سریعتر بروم تا دستگاه های رده بالایی بیشتر تحقق یابد.
در حال حاضر ، تیم تحقیق همچنین روی تعدادی از مشکلات فنی مانند ردیابی نانوذرات بدون برچسب و تصویربرداری از فشرده سازی دامنه زمان کار می کند. "زمان منتظر هیچ کس نیست ، و ما پر از انرژی هستیم تا در اسرع وقت بر فناوری های اصلی اصلی غلبه کنیم." دینگ یی گفت.
