中国本土とドイツの科学者による画期的な協力により、ワイドフィールド量子センシングにおける重要な進展がもたらされました。ニューロモーフィックビジョンセンサーの力を活用することで、チームは量子センシングの速度と解像度を革新し、科学研究や実用的な応用の可能性を広げました。
彼らの研究は、『Widefield diamond quantum sensing with neuromorphic vision sensors（ニューロモーフィックビジョンセンサーを使用したワイドフィールドダイヤモンド量子センシング）』と題された論文が『Advanced Science』誌に掲載され、研究者たちはニューロモーフィックビジョンセンサーを活用した量子センシング技術を成功裏に開発しました。このセンサーは、人間の視覚システムに着想を得ており、光学的に検出された磁気共鳴（ODMR）測定中に蛍光強度の変化をスパイクに符号化します。この革新的なアプローチにより、データ容量が大幅に圧縮され遅延が減少し、効率面で従来の方法を上回っています。
この新技術の主要な利点の1つは、生物系のダイナミックプロセスのモニタリングへの潜在的な応用です。蛍光変化を正確に捉えて分析することで、研究者はさまざまな生物現象に対する貴重な洞察を得ることができます。
本プロジェクトは、香港大学電気電子工学部の朱志勤教授、李灿教授、および黄毅教授が中心となって進められました。彼らは測定精度と空間時間分解能を向上させることを目指し、従来のカメラセンサーによって生成される膨大なデータに取り組みました。
電気電子工学部の博士課程の学生であり、研究論文の第1著者である杜志远氏は、伝統的なフレームベースのアプローチと比較して、一時的な分解能を制限するデータ転送のボトルネックを克服する革新的な解決策を実現したと説明しています。感知と計算の統合により、彼とチームはワイドフィールド量子センシングにおいて大きな進歩を達成しました。
チームが市販のイベントカメラを使用した実験では、既存のフレームベースのアプローチと比較して、一見すると互角なODMR共鳴周波数の検出精度を維持しつつ、一時的な分解能で13倍の改善が実現しました。この新技術は、ダイヤモンド表面にコーティングされた金ナノ粒子のレーザー加熱の動的変調を監視するのに成功しました。これは従来の手法では困難だった作業です。
光強度レベルを記録する従来のセンサーとは異なり、ニューロモーフィックビジョンセンサーは光強度の変化を”スパイク”に変換し、生物の視覚システムを模倣しています。これにより、時間分解能とダイナミックレンジが向上し、オブジェクト追跡など、画像変化がまれに起こるシナリオで特に効果的です。
ワイドフィールド量子センシングの最新技術は、高精度かつ低遅延の量子センサーに新たな可能性を提供しています。新興のメモリデバイスと統合することで、将来的にはさらに知能的な量子センサーが実現する可能性があります。この量子センシングにおけるパラダイムシフトは、この画期的な技術の可能性を最大限に引き出すのに一歩近づけています。
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