El 11 de febrero, en el Laboratorio de Valle de Hubei Optics, un haz láser débil que contenía solo unos pocos fotones estaba irradiando muestras biológicas. Los investigadores miraron los resultados del cálculo en la pantalla: "La resolución de imágenes ha alcanzado millones de píxeles.
Los píxeles de las cámaras de teléfonos móviles utilizados diariamente están generalmente en decenas de millones, o incluso más de 100 millones, y pueden tomar fotos claras en la vida.
Pero en algunas escenas especiales, como el mar profundo, la gran altitud o en las pruebas médicas, la señal de luz es débil y la resolución espacial es baja, por lo que se necesitan detectores de fotones únicos para capturar imágenes.
Los fotones son la unidad básica de luz. La luz que vemos en la vida diaria en realidad está compuesta de innumerables fotones. Los detectores de fotones únicos, como su nombre indica, son detectores de sensibilidad ultra altos que pueden detectar fotones individuales. Tienen aplicaciones importantes en comunicaciones cuánticas, astronomía, imágenes biomédicas y otros campos.
"Los detectores de fotones individuales son como los ojos en la oscuridad, lo que puede capturar señales de luz débiles". Los detectores de fotones individuales están limitados por su estructura física, y el número de píxeles generalmente solo puede alcanzar miles, lo que limita su aplicación en imágenes de alta resolución y otros aspectos ", dijo el Dr. Ding Yi, un investigador en el laboratorio de Valley óptico de Hubei.
Por ejemplo, en observaciones astronómicas, un menor número de píxeles dificulta capturar los detalles de los cuerpos celestes más débiles y más distantes; En imágenes microscópicas biomédicas, también es imposible cumplir con los requisitos para el registro de alta resolución de fenómenos de fluorescencia de nivel cuántico.
Para superar este problema, el equipo del Dr. Ding Yi ha centrado su atención en el campo de las imágenes computacionales. Las imágenes computacionales son diferentes de la tecnología de imágenes tradicionales. Puede romper las limitaciones de los fotodetectores en la resolución de imágenes, la velocidad de marco de imágenes, etc. a través de la modulación óptica y el procesamiento de señales.
"Ya no requerimos que cada píxel se corresponda a un detector físico, sino que un solo detector juegue diferentes roles en diferentes momentos y finalmente restaure imágenes de alta resolución de cientos de miles o incluso millones de píxeles a través de la codificación de campos de luz y los algoritmos de reconstrucción". Ding Yi dijo que la tecnología del equipo ha alcanzado el nivel internacional avanzado.
Además, los detectores de fotones únicos utilizados para generar señales analógicas. A través de la investigación, el equipo de laboratorio completó la lectura digital de detectores de fotones de un solo fotón a nivel de chip. Al obtener señales de fotón único, se pueden omitir dispositivos de conteo de fotones, lo que hace que el sistema de imágenes y detección sea más miniaturizado e integrado, y capaz de enfrentar más escenarios de aplicación.
Detrás de los resultados están los innumerables días y noches de perseverancia y dedicación del equipo de investigación científica. Dado que el proyecto se lanzó a fines de 2023, las luces en el laboratorio a menudo están encendidas hasta el amanecer para ponerse al día con el progreso. Para verificar la efectividad de la ruta óptica experimental y los métodos de cálculo, el equipo realizó una gran cantidad de experimentos y acumuló datos masivos.
"Todos los días siento que no hay suficiente tiempo, por lo que quiero ir más rápido y más rápido para hacer que los dispositivos más de alta gama se den cuenta de la sustitución doméstica". Ding Yi dijo que el equipo de investigación está cooperando actualmente con dispositivos médicos, detección de teledetección y otros campos, y el primer prototipo de ingeniería para el campo médico está bajo desarrollo.
En la actualidad, el equipo de investigación también está trabajando en una serie de problemas técnicos, como el seguimiento de nanopartículas sin etiquetas y la imagen de compresión de dominio del tiempo. "El tiempo no espera a nadie, y estamos llenos de energía para superar las tecnologías clave de núcleo lo antes posible". Ding Yi dijo.
