11. februára v laboratóriu Hubei Optics Valley Laboratory, slabý laserový lúč obsahujúci iba niekoľko fotónov ožaroval biologické vzorky. Vedci hľadeli na výsledky výpočtu na obrazovke: „Rozlíšenie zobrazovania dosiahlo milióny pixelov.
Pixely kamier mobilných telefónov používané denne sú zvyčajne v desiatkach miliónov alebo dokonca viac ako 100 miliónov a môžu v živote robiť jasné fotografie.
Ale v niektorých špeciálnych scénach, ako je hlboké more, vysoká nadmorská výška alebo pri lekárskom testovaní, je svetelný signál slabý a priestorové rozlíšenie je nízke, takže na zachytenie obrazov sú potrebné detektory s jedným fotónom.
Fotóny sú základnou jednotkou svetla. Svetlo, ktoré vidíme v každodennom živote, sa v skutočnosti skladá z nespočetných fotónov. Detektory s jedným fotónom, ako už názov napovedá, sú detektory veľmi vysokej citlivosti, ktoré dokážu detekovať jednotlivé fotóny. Majú dôležité aplikácie v oblasti kvantovej komunikácie, astronómie, biomedicínskeho zobrazovania a iných oblastí.
„Detektory s jedným fotónom sú ako oči v tme, ktoré dokážu zachytiť slabé svetelné signály.“ Detektory s jedným fotónom sú obmedzené ich fyzickou štruktúrou a počet pixelov môže zvyčajne osloviť iba tisíce, čo obmedzuje ich aplikáciu v zobrazovaní s vysokým rozlíšením a ďalšími aspektmi, “uviedol Dr. Ding Yi, výskumný pracovník v Hubei Optical Valley Laboratórne.
Napríklad v astronomických pozorovaniach nižší počet pixelov sťažuje zachytenie detailov slabších a vzdialenejších nebeských telies; V biomedicínskom mikroskopickom zobrazovaní je tiež nemožné splniť požiadavky na zaznamenávanie fluorescenčných javov na úrovni kvantovej úrovne.
Na prekonanie tohto problému sa tím Dr. Ding Yi obrátil na oblasť výpočtového zobrazovania. Výpočtové zobrazovanie sa líši od tradičnej zobrazovacej technológie. Môže prelomiť obmedzenia fotodetektorov v zobrazovacom rozlíšení, zobrazovacej snímkovej frekvencii atď. Prostredníctvom optickej modulácie a spracovania signálu.
„Už nevyžadujeme, aby každý pixel musel zodpovedať fyzickému detektorovi, ale nechať jediného detektora hrať rôzne úlohy v rôznych časoch a nakoniec obnoviť obrazy stoviek tisícov alebo miliónov pixelov prostredníctvom kódovania ľahkých polí a rekonštrukčných algoritmov.
Okrem toho detektory s jedným fotónom používané na výstup analógových signálov. Prostredníctvom výskumu laboratórny tím dokončil digitálne odčítanie detektorov jednofotónov na úrovni čipov. Pri získavaní signálov s jedným fotónom je možné vynechať zariadenia na počítanie fotónov, čím sa systém zobrazovania a detekcie stane miniaturizovaným a integrovaným a schopným čeliť viacerým aplikačným scenárom.
Za výsledkami je nespočetné dni a noci vytrvalosti a odhodlania vedeckého výskumného tímu. Keďže projekt bol spustený na konci roku 2023, svetlá v laboratóriu sú často zapínané až do úsvitu, aby dohnali pokrok. S cieľom overiť účinnosť experimentálnej optickej cesty a metód výpočtu tím uskutočnil veľké množstvo experimentov a akumulované masívne údaje.
„Každý deň mám pocit, že nie je dostatok času, takže chcem ísť rýchlejšie a rýchlejšie, aby viac špičkových zariadení realizovalo domácu náhradu.“ Ding Yi povedal, že výskumný tím v súčasnosti spolupracuje so zdravotníckymi pomôckami, detekciou diaľkového snímania a iných oblastí a prvý inžiniersky prototyp pre lekársku oblasť je vo vývoji.
V súčasnosti výskumný tím tiež pracuje na mnohých technických problémoch, ako je sledovanie nanočastíc bez štítkov a zobrazovanie kompresie v časovej doméne. „Čas čaká na nikoho a my sme plný energie, aby sme čo najskôr prekonali kľúčové základné technológie.“ Ding Yi povedal.
