11. února v laboratoři Hubei Optics Valley Laboratory slabý laserový paprsek obsahující pouze několik fotonů ozařuje biologické vzorky. Vědci zírali na výsledky výpočtu na obrazovce: „Rozlišení zobrazování dosáhlo milionů pixelů.
Pixely kamer mobilních telefonů používaných denně jsou obecně v desítkách milionů nebo dokonce více než 100 milionů a mohou v životě fotografovat.
Ale v některých zvláštních scénách, jako je hluboké moře, vysoká nadmořská výška nebo při lékařském testování, je světelný signál slabý a prostorové rozlišení je nízké, takže k zachycení obrázků jsou zapotřebí jednofotonové detektory.
Fotony jsou základní jednotkou světla. Světlo, které vidíme v každodenním životě, je ve skutečnosti složeno z nesčetných fotonů. Detektory s jedním fototonem, jak název napovídá, jsou detektory ultra vysoké citlivosti, které mohou detekovat jednotlivé fotony. Mají důležité aplikace v kvantové komunikaci, astronomii, biomedicínském zobrazování a dalších oborech.
„Detektory s jedním fototonem jsou jako oči ve tmě, které dokážou zachytit slabé světelné signály.“ Detektory s jedním fotonovým jsou omezeny jejich fyzickou strukturou a počet pixelů může obvykle dosáhnout pouze tisíců, což omezuje jejich aplikaci v zobrazování s vysokým rozlišením a další aspekty, “řekl Dr. Ding Yi, výzkumný pracovník v Hubei Optical Valley.
Například v astronomických pozorováních ztěžuje nižší počet pixelů zachycení detailů slabších a vzdálenějších nebeských těl; V biomedicínském mikroskopickém zobrazování je také nemožné splnit požadavky na zaznamenání fluorescenčního jevu na úrovni kvantové úrovně.
K překonání tohoto problému se tým Dr. Ding Yi obrátil na oblast výpočetního zobrazování. Výpočetní zobrazování se liší od tradiční zobrazovací technologie. Může prolomit omezení fotodetektorů v rozlišení zobrazování, zobrazovací snímkové frekvence atd. Prostřednictvím optické modulace a zpracování signálu.
"Už nevyžadujeme, aby každý pixel odpovídal fyzickému detektoru, ale nechal jeden detektor hrát různé role v různých časech a nakonec obnovil snímky s vysokým rozlišením stovek tisíc nebo dokonce milionů pixelů kódováním světelných polí a rekonstrukčních algoritmů."
Kromě toho se jednofotonové detektory používané k výkonu analogových signálů. Prostřednictvím výzkumu laboratorní tým dokončil digitální odečet detektorů s jedním fotonovým na úrovni čipů. Při získávání signálů s jedním fotononem mohou být vynechána zařízení pro počítání fotonů, díky čemuž je zobrazovací a detekční systém více miniaturizovaný a integrovaný a je schopen čelit dalším aplikačním scénářům.
Za výsledky je nespočet dnů a nocí vytrvalosti a odhodlání vědeckého výzkumného týmu. Protože byl projekt zahájen na konci roku 2023, světla v laboratoři jsou často zapnutá až do úsvitu, aby dohnala pokrok. Za účelem ověření účinnosti experimentální optické cesty a metod výpočtu provedl tým velké množství experimentů a nahromadil masivní údaje.
„Každý den mám pocit, že není dostatek času, takže chci jít rychleji a rychleji, aby si více špičkových zařízení uvědomili domácí substituci.“ Ding Yi uvedl, že výzkumný tým v současné době spolupracuje s zdravotnickými prostředky, detekcí dálkového průzkumu a dalšími obory, a první technický prototyp pro lékařskou oblast se vyvíjí.
V současné době výzkumný tým také pracuje na řadě technických problémů, jako je sledování nanočástic bez štítků a zobrazování komprese v časové doméně. "Čas na nikoho nečeká a my jsme plné energie, abychom co nejdříve překonali klíčové základní technologie." Řekl Ding Yi.
