論文の概要: Quantum Squeezing Enhanced Photothermal Microscopy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.20632v1
• Date: Wed, 28 Jan 2026 14:13:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-29 15:46:06.966292
• Title: Quantum Squeezing Enhanced Photothermal Microscopy
• Title（参考訳）: 量子スクイージングによる光熱顕微鏡
• Authors: Pengcheng Fu, Xiao Liu, Siming Wang, Nan Li, Chenran Xu, Han Cai, Huizhu Hu, Vladislav V. Yakovlev, Xu Liu, Shi-Yao Zhu, Xingqi Xu, Delong Zhang, Da-Wei Wang,
• Abstract要約: Squeezing-enhanced Photothermal Microscopy (SEPT) は、標準量子限界を超える3.5dBノイズ抑圧を実現する。 SEPTは、細胞生物学、ナノサイエンス、材料キャラクタリゼーションに大きく影響する分子吸収イメージングの新しいパラダイムを確立している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.35465268779723
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Label-free optical microscopy through absorption or scattering spectroscopy provides fundamental insights across biology and materials science, yet its sensitivity remains fundamentally limited by photon shot noise. While recent demonstrations of quantum nonlinear microscopy show sub-shot-limited sensitivity, they are intrinsically limited by availability of high peak-power squeezed light sources. Here, we introduce squeezing-enhanced photothermal (SEPT) microscopy, a quantum imaging technique that leverages twin-beam quantum correlations to detect absorption induced signals with unprecedented sensitivity. SEPT achieves 3.5 dB noise suppression beyond the standard quantum limit, enabling a 2.5-fold increase in imaging throughput or 31% reduction in pump power, while providing an unmatched versatility through the intrinsic compatibility between continuous-wave squeezing and photothermal modulation. We showcase SEPT applications by providing high-precision characterization of nanoparticles and revealing subcellular structures, such as cytochrome c, that remain undetectable under shot-noise-limited imaging. By combining label-free contrast, quantum-enhanced sensitivity, and compatibility with existing microscopy platforms, SEPT establishes a new paradigm for molecular absorption imaging with far-reaching implications in cellular biology, nanoscience, and materials characterization.
• Abstract（参考訳）: 吸収または散乱分光によるラベルなし光学顕微鏡は、生物学や材料科学の基本的な知見を提供するが、その感度は光子ショットノイズによって基本的に制限されている。 量子非線形顕微鏡の最近の実証では、サブショット制限感度が示されているが、高ピークパワーの励起光源が利用可能であることにより、本質的に制限されている。 本稿では、ツインビーム量子相関を利用して、前代未聞の感度で吸収誘起信号を検出する量子イメージング技術である、スクイージング・エンハンス・フォトサーマル(SEPT)顕微鏡を紹介する。 SEPTは、標準的な量子限界を超える3.5dBノイズの抑制を実現し、2.5倍の画像スループットの向上やポンプパワーの31%の削減を可能にし、連続波のスクイーズと光熱変調の本質的な互換性によって、整合性のない汎用性を提供する。 本報告では, ナノ粒子の高精度キャラクタリゼーションとシトクロムcなどの細胞下構造を明らかにすることでSEPTの応用を実証する。 ラベルのないコントラスト、量子増強感度、および既存の顕微鏡プラットフォームとの互換性を組み合わせることで、SEPTは、細胞生物学、ナノサイエンス、材料評価において極端に重要な意味を持つ分子吸収イメージングのための新しいパラダイムを確立する。

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