L'11 febbraio, nel laboratorio di Hubei Optics Valley, un debole raggio laser contenente solo pochi fotoni stava irradiando campioni biologici. I ricercatori hanno fissato i risultati del calcolo sullo schermo: "La risoluzione di imaging ha raggiunto milioni di pixel.
I pixel delle telecamere di telefonia mobile utilizzate quotidianamente sono generalmente in decine di milioni o anche oltre 100 milioni e possono scattare foto chiare nella vita.
Ma in alcune scene speciali, come il mare profondo, l'alta quota o nei test medici, il segnale di luce è debole e la risoluzione spaziale è bassa, quindi sono necessari rilevatori a fotoni singoli per catturare le immagini.
I fotoni sono l'unità di luce di base. La luce che vediamo nella vita quotidiana è in realtà composta da innumerevoli fotoni. I rilevatori a fotoni singoli, come suggerisce il nome, sono rilevatori di sensibilità altissima che possono rilevare singoli fotoni. Hanno importanti applicazioni in comunicazioni quantistiche, astronomia, imaging biomedico e altri campi.
"I rilevatori a fotoni singoli sono come gli occhi al buio, che possono catturare segnali di luce deboli." I rilevatori a fotoni singoli sono limitati dalla loro struttura fisica e il numero di pixel di solito può raggiungere solo migliaia, il che limita la loro applicazione in imaging ad alta risoluzione e altri aspetti ", ha affermato il dott. Ding Yi, un ricercatore presso la laboratorio di valle opticale di Hubei.
Ad esempio, nelle osservazioni astronomiche, un numero inferiore di pixel rende difficile catturare i dettagli dei corpi celesti più lontani e più distanti; Nell'imaging microscopico biomedico, è anche impossibile soddisfare i requisiti per la registrazione ad alta risoluzione dei fenomeni di fluorescenza a livello quantistico.
Per superare questo problema, il team del Dr. Ding Yi ha rivolto la loro attenzione al campo dell'imaging computazionale. L'imaging computazionale è diverso dalla tecnologia di imaging tradizionale. Può sfruttare i limiti dei fotodettori nella risoluzione di imaging, nella frequenza dei frame di imaging, ecc. Attraverso la modulazione ottica e l'elaborazione del segnale.
"Non abbiamo più bisogno che ogni pixel debba corrispondere a un rilevatore fisico, ma lascia che un singolo rivelatore svolga ruoli diversi in tempi diversi e infine ripristinino le immagini ad alta risoluzione di centinaia di migliaia o persino milioni di pixel attraverso la codifica di campi di luce e gli algoritmi di ricostruzione." Ding Yi ha affermato che la tecnologia del team ha raggiunto il livello avanzato internazionale.
Inoltre, i rilevatori a fotoni singoli utilizzati per emergere segnali analogici. Attraverso la ricerca, il team di laboratorio ha completato la lettura digitale dei rilevatori a fotoni singoli a livello di chip. Quando si ottengono segnali a singolo fotone, i dispositivi di conteggio dei fotoni possono essere omessi, rendendo il sistema di imaging e rilevamento più miniaturizzato e integrato e in grado di affrontare più scenari di applicazione.
Dietro i risultati ci sono le innumerevoli giorni e notti di perseveranza e dedizione del gruppo di ricerca scientifica. Da quando il progetto è stato lanciato alla fine del 2023, le luci in laboratorio sono spesso accese fino all'alba per raggiungere i progressi. Al fine di verificare l'efficacia del percorso ottico sperimentale e dei metodi di calcolo, il team ha condotto un gran numero di esperimenti e accumulato dati massicci.
"Ogni giorno sento che non c'è abbastanza tempo, quindi voglio andare sempre più veloce per far capire a dispositivi di fascia alta più di fascia alta." Ding Yi ha affermato che il team di ricerca sta attualmente collaborando con dispositivi medici, rilevamento del rilevamento remoto e altri campi e il primo prototipo di ingegneria per il campo medico è in fase di sviluppo.
Al momento, il team di ricerca sta anche lavorando su una serie di problemi tecnici come il monitoraggio delle nanoparticelle senza etichette e l'imaging a compressione del dominio del tempo. "Il tempo non aspetta nessuno, e siamo pieni di energia per superare le principali tecnologie di base il più presto possibile." Ding Yi ha detto.
