論文の概要: En route to nanoscopic quantum optical imaging: counting emitters with
photon-number-resolving detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.03893v1
- Date: Fri, 8 Oct 2021 04:52:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 01:12:57.776536
- Title: En route to nanoscopic quantum optical imaging: counting emitters with
photon-number-resolving detectors
- Title（参考訳）: ナノスコピック量子光学イメージングへの道-光子数分解検出器を用いたエミッタの計数
- Authors: Shuo Li, Wenchao Li, Vladislav V. Yakovlev, Allison Kealy, Andrew D.
Greentree
- Abstract要約: 生物学的経路の基本的な理解には、最小侵襲のナノ光学分解能イメージングが必要である。
高分解能イメージングへの多くのアプローチは、蛍光分子や量子ドットのような単一エミッタの局在化に依存している。
本研究では,エミッタのアンサンブルから放出される光子の個数の量子的測定により,エミッタの個数と放出確率が決定可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.54443177764705
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fundamental understanding of biological pathways requires minimally invasive
nanoscopic optical resolution imaging. Many approaches to high-resolution
imaging rely on localization of single emitters, such as fluorescent molecule
or quantum dot. Exact determination of the number of such emitters in an
imaging volume is essential for a number of applications; however, in a
commonly employed intensity-based microscopy it is not possible to distinguish
individual emitters without initial knowledge of system parameters. Here we
explore how quantum measurements of the emitted photons using photon number
resolving detectors can be used to address this challenging task. In the
proposed new approach, the problem of counting emitters reduces to the task of
determining differences between the emitted photons and the Poisson limit. We
show that quantum measurements of the number of photons emitted from an
ensemble of emitters enable the determination of both the number of emitters
and the probability of emission. This method can be applied for any type of
emitters, including Raman and infrared emitters, which makes it a truly
universal way to achieve super-resolution optical imaging. The scaling laws of
this new approach are presented by the Cramer-Rao Lower Bounds and define the
extent this technique can be used for quantum optical imaging with nanoscopic
resolution.
- Abstract（参考訳）: 生物学的経路の基本的な理解には、最小侵襲のナノ光学分解能イメージングが必要である。
高分解能イメージングへの多くのアプローチは、蛍光分子や量子ドットのような単一エミッタの局在に依存する。
イメージングボリュームにおけるそのようなエミッタの数を正確に決定することは、多くのアプリケーションに不可欠であるが、一般的に用いられる強度ベースの顕微鏡では、システムパラメータの初歩的な知識なしに個々のエミッタを識別することはできない。
ここでは,この課題に対処するために,光子数分解検出器を用いた放射光子の量子測定について検討する。
提案した新しいアプローチでは、放出光子をカウントする問題は、放出光子とポアソン限界の差を決定するタスクに還元される。
エミッタのアンサンブルから放出される光子数の量子測定により、エミッタの数とエミッタの確率の両方を決定できることが示されている。
この方法はラマンや赤外線エミッタを含む任意の種類のエミッタに適用できるため、超高解像度光学イメージングを実現するための真に普遍的な方法である。
この新しいアプローチのスケーリング法則は、クラー・ラオ下界によって提示され、このテクニックがナノスケール分解能を持つ量子光学イメージングに使用できる範囲を定義する。
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