Квантова фотографія: 1 фотонпікселя

Сучасні цифрові фотокамери отримують краще при стрільбі в несприятливих умовах світла (що зазвичай називають «загальною тематикою». Датчики стають більш чутливими і виявляють поблизу інфрачервоного випромінювання, як пристрої нічного бачення.

Але дослідники Університету Глазго вірять це далеко від обмеження. Цифрова камера з датчиком ICCD (інтенсифікований CCD) виявляє навіть окремі фотон.

Дизайн використовує два інноваційні технології: заплутаний фотон детектор (фотона геральдинг) і стиснене зображення.

Дизайн досить складний, потрібно глибокі знання математики і фізики зрозуміти, але в спрощеній формі він зображений на схемі.

Заплутаний фотон детектор використовує явище, яке в певних умовах можна створити пару заплутаних фотонів за допомогою спонтанної параметричної трансформації. Спостереження одного фотона з такої пари свідчить про існування другого фотона. Таким чином, цифровий датчик камери реєструє об'єкти в фізичному світі за допомогою фотонів, які навіть не контактували з цими об'єктами.

У квантовій цифровій камері використовується пристрій, що відокремлює пари заплутаних фотонапів, щоб один з них надійшов на фотографічний об'єкт і другий до детектора. Після того, як детектор виявляє зовнішній вигляд фотона, він надішляє сигнал до світлочутливого датчика ICCD, щоб активувати його на 15 наносекунд і зареєструвати координати сигналу. Цього разу досить зареєструвати одну фотон, і не має зайвих шумів часу, щоб вплинути на світлочутливу матрицю.

Складання алгоритмів візуалізації беруть зібрану інформацію в цілому образі і оптимізують її ще більше, відключаючи шум. Після своєї роботи висвітлюються навіть ті пікселі, які не отримали фотон. Виявляється, що ефективна продуктивність матриці виходить за межі 1 фотона на піксель.

Ілюстрація нижче показує зображення перед і після обробки алгоритмами стиснення.

Загальна кількість фотон, записаних для цього зображення, 10000.

Ми не побачимо нову камеру в магазинах. Призначений для наукових експериментів, зокрема для фотографування світлочутливих біологічних предметів.

Джерело: habrahabr.ru/post/236495/