2 월 11 일, Hubei Optics Valley Laboratory에서 몇 개의 광자 만 포함하는 약한 레이저 빔은 생물학적 샘플을 조사했습니다. 연구원들은 화면의 계산 결과를 쳐다 보았습니다. "이미징 해상도는 수백만 개의 픽셀에 도달했습니다.
매일 사용되는 휴대 전화 카메라 픽셀은 일반적으로 수천만 명 또는 1 억 명 이상이며 인생에서 명확한 사진을 찍을 수 있습니다.
그러나 심해, 고도 또는 의료 테스트와 같은 일부 특별한 장면에서는 빛 신호가 약하고 공간 해상도가 낮으므로 이미지를 캡처하기 위해 단일 광자 검출기가 필요합니다.
광자는 기본적인 빛의 단위입니다. 우리가 일상 생활에서 볼 수있는 빛은 실제로 수많은 광자로 구성됩니다. 단일 광자 감지기는 이름에서 알 수 있듯이 단일 광자를 감지 할 수있는 매우 높은 감도 검출기입니다. 양자 커뮤니케이션, 천문학, 생물 의학 영상 및 기타 분야에서 중요한 응용 프로그램이 있습니다.
Hubei Opty valley 실험실의 연구원 인 Ding Yi 박사는“단일 광자 탐지기는 어둠 속에서 눈과 같다. "단일 광자 탐지기는 물리적 구조에 의해 제한되며, 픽셀의 수는 일반적으로 수천에 도달 할 수 있으며, 이는 고해상도 이미징 및 기타 측면에서의 적용을 제한 할 수있다.
예를 들어, 천문학적 관찰에서 더 적은 수의 픽셀은 희미한 세부 사항과 더 먼 천체의 세부 사항을 포착하기가 어렵습니다. 생의학 미세 영상화에서, 양자 수준 형광 현상의 고해상도 기록에 대한 요구 사항을 충족하는 것은 불가능합니다.
이 문제를 극복하기 위해 Ding Yi 박사의 팀은 계산 이미징 분야에 관심을 돌렸다. 전산 이미징은 전통적인 이미징 기술과 다릅니다. 광학 변조 및 신호 처리를 통해 이미징 해상도, 이미징 프레임 속도 등의 광 검출기의 한계를 뚫을 수 있습니다.
"우리는 더 이상 각 픽셀이 물리적 탐지기에 해당해야하지만, 단일 탐지기가 다른 시간에 다른 역할을 수행 할 수있게하고, 마지막으로 가벼운 필드와 재건 알고리즘을 인코딩하여 수십만 또는 수백만 또는 심지어 수백만 개의 픽셀의 고해상도 이미지를 복원 할 수 있습니다."
또한 단일 광자 검출기는 아날로그 신호를 출력하는 데 사용되었습니다. 연구를 통해 실험실 팀은 칩 수준에서 단일 광자 탐지기의 디지털 판독 값을 완성했습니다. 단일 광자 신호를 얻을 때 광자 계수 장치를 생략하여 이미징 및 탐지 시스템을보다 소형화되고 통합하여 더 많은 응용 시나리오에 직면 할 수 있습니다.
결과 뒤에는 과학 연구팀의 인내와 헌신의 수많은 낮과 밤이 있습니다. 프로젝트가 2023 년 말에 시작된 이후, 실험실의 조명은 종종 새벽까지 진행되어 진행 상황을 따라 잡습니다. 실험 광학 경로 및 계산 방법의 효과를 확인하기 위해 팀은 많은 실험을 수행하고 대규모 데이터를 축적했습니다.
"매일 시간이 충분하지 않다고 생각하기 때문에 더 많은 고급 장치가 국내 대체를 실현하기 위해 더 빠르고 빠르게 가고 싶습니다."Ding Yi는 현재 의료 기기, 원격 감지 탐지 및 기타 분야와 협력하고 있으며 의료 분야의 최초의 엔지니어링 프로토 타입이 개발 중이라고 말했다.
현재, 연구팀은 또한 라벨이없는 나노 입자 추적 및 시간 도메인 압축 이미징과 같은 여러 가지 기술적 인 문제를 해결하고 있습니다. "시간은 아무도 기다리지 않으며, 우리는 가능한 한 빨리 주요 핵심 기술을 극복하기 위해 에너지로 가득 차 있습니다." Ding Yi가 말했다.
