带有超快“时间透镜”的新型量子秒表可改良成像武艺
科罗拉多大学博尔德分校的研讨职员计划出了迄今为止最准确的秒表之一–不是用于为奥运速跑运倡导和游泳运倡导计时，而是用于盘算单个光子，或构成光的弱小能量。该小组的创造约莫会带来一系列成像武艺的严重改良–从绘制整个丛林和山脉的传感器到可以诊断人类疾病（如阿尔茨海默氏症和癌症）的更具体的装备。该小组本周在《Optica》杂志上公布了其后果。
这项新研讨的主要作者Bowen Li说，研讨的重点是一种被广泛运用的武艺，即时间干系单光子计数（TCSPC）。它的事情原理有点像你在奥运会上看到的计时器。封建家们起首用激光照射他们选择的样品，从单个卵白质不休到大范围的地质布局，然跋文录反弹归来回头的光子。研讨职员搜集的光子越多，他们对该物体的了解就越多。
“TCSPC给你提供了光子的总数。它也为每个光子击中你的探测器计时，”科罗拉多大学博尔德分校电气、盘算机和动力工程系（ECEE）的博士后研讨员Li说。”它像一个秒表一样事情。”
一条都市街道的激光雷达图像
如今，这个秒表以前变得比从前更好了。Li和他的同事使用一种被称为”时间透镜”的超快光学东西，标明他们可以丈量光子的抵达，其精度比现有东西好100多倍。
这项新研讨的通讯作者Huang Shuwei增补说，该小组的量子时间透镜乃至可以与市场上最便宜的TCSPC装备一同使用。Huang说：”我们可以在几乎一切的TCSPC体系中到场这种修正，以提高其单光子计时区分率。
这项研讨是由科罗拉多大学博尔德分校向导的早前启动的代价2500万美元的经过胶葛封建和工程的量子体系（Q-EnSE）中央的一局部。
TCSPC约莫不是一个众所周知的名字。但这项在1960年初次开发的武艺，以前彻底改动了人类看天下的办法。这些光子计数器是激光雷达（或光探测和测距）传感器的紧张构成局部，研讨职员用它来制造地质图。它们也显如今一种更小范围的成像办法中，称为荧光寿命显微镜。医生们接纳这种武艺来诊断一些疾病，如黄斑变性、阿尔茨海默氏病和癌症。在样本上照射一个光脉冲，然后丈量它必要多长时间来发射一个光子。这个时间可以反应质料的属性，比如细胞的推陈出新。
但是，传统的TCSPC东西只能丈量到一定精度的时间。假如两个光子抵达你的装备时距离太近–比如，相隔100万亿分之一秒或更短–探测器会将它们纪录为一个光子。这有点像两个速跑运倡导在百米冲刺历程中照相完成。这种弱小的不一律约莫听起来像一个争论，但当试图具体了解令人难以相信的小分子时，它们会产生很大的差别。
Li和他的同事们决定实验用封建家所说的”时间透镜”来处理这个成绩。
“在显微镜中，我们使用光学透镜将一个小物体扩大成一个大图像，”李说。”我们的时间透镜以相似的办法事情，但这是对时间而言的。”
为了了解这种时间歪曲是怎样事情的，可以把两个光子想象成两个并肩作战的选手–云云接近，致使于奥运会的计时员都无法将他们区分开来。李和他的同事将这两个光子经过他们的时间透镜，该透镜是由硅纤维环构成的。在这个历程中，此中一个光子变慢了，而另一个光子变快了。与其说是一场剧烈的比赛，如今选手之间有一个很大的差距，一个探测器可以纪录。两个光子之间的分散将被扩大。并且，该团队发觉，这一战略是好效的。内置时间透镜的TCSPC装备可以区分抵达检测器的光子，这些光子的间隙为几十万亿分之一秒。这比平凡装备所能到达的后果要好几个数目级。
研讨职员在时间透镜成为封建实行室的稀有装备之前仍有一些事情要做。但他们渴望，他们的东西有一天将允许人类查察物体，从十分小的物体到十分大的物体，都能到达从前不成能到达的明晰水平。
