論文の概要: High resolution quantum enhanced phase imaging of cells

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.07965v1
• Date: Mon, 09 Jun 2025 17:40:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:11.085285
• Title: High resolution quantum enhanced phase imaging of cells
• Title（参考訳）: 細胞の高分解能量子化位相イメージング
• Authors: Alberto Paniate, Giuseppe Ortolano, Sarika Soman, Marco Genovese, Ivano Ruo Berchera,
• Abstract要約: 量子イメージングは、古典的な技術よりも光子当たりの情報を取り出すための強力なアプローチを提供する。 数値開口のみに制限された高分解能位相像を実現する。 これにより、生体細胞のサブショットノイズ定量位相イメージングが初めて可能になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Recovering both amplitude and phase information from a system is a fundamental goal of optical imaging. At the same time, it is crucial to use a low photon dose to avoid altering the system, particularly when dealing with biological samples. Quantum imaging offers a powerful approach for extracting more information per photon than classical techniques, which are ultimately limited by shot-noise. However, the trade-off between quantum noise reduction and spatial resolution has been considered a major drawback to the application of quantum techniques to small cellular and sub-cellular structures, where they could offer the most significant benefits. In this work, we overcome this limitation by demonstrating a resolution-independent quantum advantage. We achieve high-resolution phase imaging limited only by the numerical aperture, while simultaneously attaining quantum noise reduction. This enables, for the first time, sub-shot-noise quantitative phase imaging of biological cells. Unlike other quantum imaging approaches, our method operates in a quasi-single-shot wide-field mode, retrieves both phase and amplitude information, and does not rely on interferometric measurements, making it intrinsically fast and stable. These results pave the way for the immediate application of sub-shot-noise imaging in biology.
• Abstract（参考訳）: システムから振幅情報と位相情報を復元することは、光学画像の基本的な目的である。 同時に、特に生物学的サンプルを扱う際には、システムの変更を避けるために低光子線量の使用が不可欠である。 量子イメージングは、古典的な技術よりも光子1つ当たりの情報を取り出すための強力なアプローチを提供する。 しかし、量子ノイズの低減と空間分解能のトレードオフは、量子技術が小さなセル構造やサブセル構造に応用される際の大きな欠点と考えられている。 本研究では、分解能に依存しない量子優位性を示すことによって、この制限を克服する。 我々は,数値開口のみに制限された高分解能位相像を同時に達成し,同時に量子ノイズ低減を実現する。 これにより、生体細胞のサブショットノイズ定量位相イメージングが初めて可能になる。 他の量子イメージング手法とは異なり、この手法は準単発広視野モードで動作し、位相情報と振幅情報の両方を検索し、干渉計測に頼らず、本質的に高速で安定である。 これらの結果は、生物におけるサブショットノイズイメージングの即時適用の道を開くものである。

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