論文の概要: Quantitative phase gradient microscopy with spatially entangled photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.06377v3
• Date: Wed, 23 Jul 2025 00:41:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-24 22:33:14.645928
• Title: Quantitative phase gradient microscopy with spatially entangled photons
• Title（参考訳）: 空間交絡光子を用いた定量的位相勾配顕微鏡
• Authors: Yingwen Zhang, Paul-Antoine Moreau, Duncan England, Ebrahim Karimi, Benjamin Sussman,
• Abstract要約: 量子ゴーストイメージングとゴースト回折の原理を応用したエンタングルメントに基づく定量的位相勾配顕微鏡法を提案する。 近距離場(位置)で検出された対と遠距離場(モメンタム)で検出された対の両光子により透明な試料を照らす方法。 空間分解能が2.76$mu$m、位相感度が$lambda/100$で、フェムトワットの照明電力を用いて定量的位相と振幅のイメージングを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present an entanglement-based quantitative phase gradient microscopy technique that employs principles from quantum ghost imaging and ghost diffraction. In this method, a transparent sample is illuminated by both photons of an entangled pair - one detected in the near-field (position) and the other in the far-field (momentum). Due to the strong correlations offered by position-momentum entanglement, both conjugate observables can be inferred nonlocally, effectively enabling simultaneous access to the sample's transmission and phase gradient information. This dual-domain measurement allows for the quantitative recovery of the full amplitude and phase profile of the sample. Unlike conventional classical and quantum phase imaging methods, our approach requires no interferometry, spatial scanning, microlens arrays, or iterative phase-retrieval algorithms, thereby circumventing many of their associated limitations. Furthermore, intrinsic temporal correlations between entangled photons provide robustness against dynamic and structured background light. We demonstrate quantitative phase and amplitude imaging with a spatial resolution of 2.76 $\mu$m and a phase sensitivity of $\lambda/100$ using femtowatts of illuminating power, representing the highest performance reported to date in quantum phase imaging. This technique opens new possibilities for non-invasive imaging of photosensitive samples, wavefront sensing in adaptive optics, and imaging under complex lighting environments.
• Abstract（参考訳）: 量子ゴーストイメージングとゴースト回折の原理を応用したエンタングルメントに基づく定量的位相勾配顕微鏡法を提案する。 本発明の方法は、近距離場(位置)で検出された対と遠距離場(モメンタム)で検出された対の両光子により透明な試料を照明する。 位置モメンタム絡みによる強い相関により、共役オブザーバブルを非局所的に推定することができ、試料の透過と位相勾配情報への同時アクセスを効果的に可能とした。 この二重領域測定により、サンプルの完全な振幅と位相プロファイルを定量的に回復することができる。 従来の古典的および量子位相イメージング法とは異なり、我々の手法は干渉法、空間走査法、マイクロレンズアレイ法、反復位相検索アルゴリズムを必要としないため、多くの制限を回避できる。 さらに、絡み合った光子間の内在的時間相関は、動的および構造的背景光に対して堅牢性をもたらす。 我々は,空間分解能2.76$\mu$mの定量的位相および振幅イメージングと,量子位相イメージングにおいて報告された最高性能を示すフェムトワットの照明電力を用いて,$\lambda/100$の位相感度を実証した。 この技術は、光感受性試料の非侵襲イメージング、適応光学における波面センシング、複雑な照明環境下でのイメージングの新たな可能性を開く。

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