SUPERTWIN - All Solid-State Super-Twinning Photon Microscope - Александр Борисович Михалычев - All Solid-State ...
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
SUPERTWIN - All Solid-State Super-
Twinning Photon Microscope
Александр Борисович Михалычев
старший научный сотрудник
Центра квантовой оптики и квантовой информатики
Института физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси
http://supertwin.fbk.eu
ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
• Проект № 686731 программы FETOPEN-2014-2015-RIA.
• Сроки выполнения: март 2016 – март 2019.
• Цель: создать оптический микроскоп с разрешением до 50 нм на основе
квантово-коррелированных состояний.
2
Консорциум
IPNASB
• Источник фотонов:
– Centre Suisse d'Electronique et
Microtechnique (Switzerland) SQ
– École Polytechnique Fédérale de III-V Lab
Lausanne (Switzerland) UBE
– III-V Lab (France) FBK
CSEM
• Детектор: APE
EPFL
– Fondazione Bruno Kessler (Italy) LFoundry
– Single Quantum (The Netherlands)
– LFoundry S.r.l. (Italy)
• Модельные эксперименты и
создание прототипа:
– University of Bern (Switzerland)
– A.P.E. Research srl (Italy)
• Теоретические основы и
алгоритм реконструкции:
– Institute of Physics, NAS of Belarus
(Belarus)
3
Взаимодействие партнеров
• История проекта, формирование консорциума.
– 3 попытки подачи за 1,5 года; третья попытка успешная.
Физики- Группа С.П. Кулика
экспериментаторы в МГУ
Инженерные группы (в
т.ч. коммерческие)
Группа С.Я.Килина
Физики-теоретики
в НАНБ
• Встречи консорциума (2 раза в год):
– Февраль 2016 – Pre-kick off meeting, Лозанна, Швейцария.
– Июль 2016, Тренто, Италия.
– Январь 2017, Берн, Швейцария.
– Май 2017, промежуточный отчет перед Еврокомиссией, Берн, Швейцария.
– Ноябрь 2017, Минск, Беларусь – во время проведения нами 15-й международной
конференции по квантовой оптике ICQOQI-2017 (150 участников из 27 стран).
• Видео-конференции консорциума через интернет (ежемесячно).
• Технические встречи отдельных участников (личные и по Скайпу).
4
НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Идея проекта
Функция
A s расплывания
s
G(n)
Источник света Объект Оптическая система Детектор
• Неизбежно дифракционное расплывание
изображения.
• Не всегда можно использовать более
жесткое излучение или сканирующий
режим.
• НО: повысить разрешение на той же длине
волны можно, измеряя квантовые
корреляции перепутанного света!
– N фотонов – в N раз лучше разрешение.
5
Источник излучения
• Требования к источнику:
Ga
– генерация квантово- in
Ab
коррелированных состояний света; s. J
Va
- Ga
in
– короткие импульсы с достаточно +
большим числом фотонов; InGaN/GaN QWs
– стабильность.
• Реализация:
g2 0.5 , t , 0 Entanglement
– полупроводниковые структуры
g2(t,t) correlation
π 2 is possible
g2 0.5 , t ,
(несколько слоев активная среда / 2
g2 0.5 , t , π
поглотитель) в режиме 1
g2 0 , t , 0
сверхизлучения.
• Участники: 0
0 2 4
Γ t
6 8
– EPFL – выращивание структур; time
– CSEM, UBE – характеризация SR in 2xTLS cos(ζ)=1
SR in 2xTLS cos(ζ)=0
генерируемого состояния; SR in 2xTLS cos(ζ)=-1
Two non interacting TLS
– IPNASB – модели сверхизлучения.
6
Детекторы
• Требования к детектору:
– высокая чувствительность в
оптическом диапазоне;
– высокое временное
разрешение;
– возможность регистрации до 5
одновременных отсчетов;
– до 256 х 256 пикселей с
возможностью внутренней
постобработки результатов.
• Результаты:
Raw data
– FBK, LFoundry: SPAD arrays
(детекторы на основе
лавинных фотодиодов).
– SQ: сверхпроводящие Calibrated data
детекторы высокой
чувствительности.
Алгоритм реконструкции
• Метод «паттернов данных» - (a) (b)
универсальный подход для Analyzed region Boundary regions
Irrelevant Unknown
разных оптических систем и pixels pixels
состояний.
• Эффективный итеративный δ
«оконный» алгоритм – (c)
обеспечивает линейный
рост ресурсов для задачи
нелинейной оптимизации.
• Оценка достоверности
реконструкции на основе
анализа информации
Фишера.
• Продемонстрировано
увеличение разрешения в 5
раз по сравнению с
рэлеевским для реальных
данных
8
ПЕРСПЕКТИВЫ СОТРУДНИЧЕСТВА
• Направления дальнейшей совместной
работы:
– сверхразрешающая микроскопия; уточнение самого
понятия «разрешение» для квантового света;
– разработка генератора сугубо квантовых,
перепутанных состояний излучения для достижения
сверхразрешения в микроскопии (и не только).
• Подача заявки на новый проект
– разработка квантового генератора неклассических
состояний, который может производить
перепутанные состояния детерминистическим
образом;
– возможные применения: микроскопия, метрология,
в частности, для улучшения точности квантовых
часов, квантовая иллюминация (распознание
объекта на фоне шума);
– консорциум: CSEM (Швейцария), University of St
Andrews (Великобритания), Институт физики НАНБ,
университет г. Падеборн (Германия) и др.
9
Участники от Института
Сотрудник Поездки по проекту
Д.С. Могилевцев - д. ф.-м. н., зам. зав. Подготовка заявки; Швейцария, Дания
ЦКОКИ и др.; подготовка нового проекта
С.Я. Килин – академик, зав. ЦКОКИ
М.В. Корольков – д. ф.-м. н., вед. н. с.
А.Б. Михалычев – к. ф.-м. н., ст. н. с. Швейцария, Азербайджан
И.Л. Карусейчик - аспирант Швейцария, Италия, Россия
А.А. Сакович - аспирант Франция
В.П. Стефанов – научн. сотр. Италия
Центр квантовой оптики и квантовой информатики 10Спасибо за внимание!
Встреча консорциума в Берне (Швейцария) в январе 2017 г.
Александр Михалычев
mikhalychev@gmail.com
www.supertwin.fbk.euВы также можете почитать
