論文の概要: Broadly Tunable Quantum Enhanced Raman Microscopy for Advancing Bioimaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.01430v1
- Date: Mon, 03 Nov 2025 10:29:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-05 20:56:29.067044
- Title: Broadly Tunable Quantum Enhanced Raman Microscopy for Advancing Bioimaging
- Title（参考訳）: 広波長量子増強ラマン顕微鏡による生体イメージング
- Authors: Dmitrii Akatev, Yijian Meng, Jonathan Brewer, Maria Chekhova, Ulrik L. Andersen, Mikael Lassen,
- Abstract要約: ラマン顕微鏡(Raman microscopy)は、分子結合の力学を異常な感度、分解能、速度で探究するための強力な技術である。
ここでは、光学ショットノイズを回避する量子化SRS顕微鏡プラットフォームを実演する。
我々の量子増強型ラマン顕微鏡は、平均雑音の抑制を3.6mathrmdB$で達成し、生体試料の量子増強型SRS顕微鏡で報告された最大の改善であるSNR(Signal-to-noise ratio)を51%値で強化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy has emerged as a powerful technique for probing the spatiotemporal dynamics of molecular bonds with exceptional sensitivity, resolution, and speed. However, classically, its performance remains fundamentally constrained by optical shot noise, which imposes a strict limit on detection sensitivity and speed. Here, we demonstrate a quantum-enhanced SRS microscopy platform that circumvents this barrier by harnessing amplitude-squeezed light. Specifically, we generate a Stokes beam with $5.2~\mathrm{dB}$ of amplitude squeezing using traveling-wave optical parametric amplification in second-order nonlinear waveguides, and combine it with a tunable coherent pump to access vibrational modes spanning from $1000$ to $3100~\mathrm{cm}^{-1}$. Applied to quantum imaging of metabolites in biological tissue (pork muscle), our quantum-enhanced Raman microscope achieves an average noise suppression of $3.6~\mathrm{dB}$ and a $51\%$ enhancement in signal-to-noise ratio (SNR) -- to the best of our knowledge, the largest improvement reported to date in quantum-enhanced SRS microscopy of biological samples.
- Abstract（参考訳）: 刺激ラマン散乱(SRS)顕微鏡は、分子結合の時空間ダイナミクスを異常な感度、分解能、速度で探究する強力な手法として登場した。
しかし、古典的には、検出感度と速度に厳格な制限を課す光学ショットノイズにより、その性能は基本的に制限されている。
ここでは、振幅印加光を利用してこの障壁を回避する量子化SRS顕微鏡プラットフォームを実証する。
具体的には、第2次非線形導波路における光パラメトリック増幅を用いた5.2〜\mathrm{dB}$の振幅スクイーズと、1000ドルから3100〜\mathrm{cm}^{-1}$の振動モードに調整可能なコヒーレントポンプを組み合わせる。
生体組織(豚の筋肉)の代謝物の量子イメージングに応用すると、我々の量子化ラマン顕微鏡は、生体試料の量子化SRS顕微鏡で報告された最大の改善点として、平均ノイズ抑圧を3.6〜\mathrm{dB}$で達成し、信号-雑音比(SNR)を511.%向上させる。
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