論文の概要: Detecting and tracking bacteria with quantum light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.13250v2
• Date: Sat, 24 Oct 2020 17:08:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-13 00:43:39.162852
• Title: Detecting and tracking bacteria with quantum light
• Title（参考訳）: 量子光による細菌の検出と追跡
• Authors: Gaetana Spedalieri, Lolita Piersimoni, Omar Laurino, Samuel L. Braunstein, and Stefano Pirandola
• Abstract要約: ルリア・ベルタニ鉱床で2つの細菌が増殖し、古典的な分光光度計で観察されるシナリオを考察する。 特に, 細菌の増殖は, 基本的に, 試料の光度を桁違いに減らして, どのように追跡できるかを論じる。 2つの基本的なタスクにおいて、量子資源の優位性と限界を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The field of quantum sensing aims at improving the detection and estimation of classical parameters that are encoded in physical systems by resorting to quantum sources of light and quantum detection strategies. The same approach can be used to improve the current classical measurements that are performed on biological systems. Here we consider the scenario of two bacteria (E. coli and Salmonella) growing in a Luria Bertani broth and monitored by classical spectrophotometers. Their concentration can be related to the optical transmissivity via the Beer-Lambert-Bouguer's law and their growth curves can be described by means of Gompertz functions. Starting from experimental data points, we extrapolate the growth curves of the two bacteria and we study the theoretical performance that would be achieved with a quantum setup. In particular, we discuss how the bacterial growth can, in principle, be tracked by irradiating the samples with orders of magnitude fewer photons, identifying the clear superiority of quantum light in the early stages of growth. We then show the superiority and the limits of quantum resources in two basic tasks: (i) the early detection of bacterial growth and (ii) the early discrimination between two bacteria species.
• Abstract（参考訳）: 量子センシングの分野は、量子源の光と量子検出戦略を利用して物理系に符号化された古典的パラメータの検出と推定を改善することを目的としている。 同じアプローチは、生物系で行われている現在の古典的測定を改善するためにも利用できる。 ここでは、2つの細菌(大腸菌とサルモネラ)がルリア・ベルタニ・ブロスで増殖し、古典的な分光光度計で観察されるシナリオを考察する。 それらの濃度はビール-ランベルト-ブーガーの法則による光透過性と関連し、成長曲線はゴンペルツ関数によって記述できる。 実験データから, 2つの細菌の成長曲線を外挿し, 量子化によって達成される理論的性能について検討した。 特に、細菌の増殖が、基本的には、試料を桁違いに少ない光子で照射することでどのように追跡できるかを議論し、成長の初期における量子光の明確な優位性を特定する。 次に、量子リソースの優位性と限界を2つの基本的なタスクで示します。 i)細菌の成長と増殖の早期発見 (ii)2種の細菌の早期識別

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