Een baanbrekende samenwerking tussen wetenschappers uit het vasteland van China en Duitsland heeft geleid tot een significante doorbraak in widefield quantum sensing. Door gebruik te maken van de kracht van neuromorfe visuele sensoren heeft het team de snelheid en resolutie van quantum sensing gerevolutioneerd, wat nieuwe mogelijkheden opent voor wetenschappelijk onderzoek en praktische toepassingen.
In hun studie, getiteld “Widefield diamond quantum sensing with neuromorphic vision sensors,” gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Science, hebben de onderzoekers met succes een quantum sensing technologie ontwikkeld die een neuromorfe visuele sensor gebruikt. Deze sensor, geïnspireerd door het menselijk zichtsysteem, codeert veranderingen in fluorescentie-intensiteit in spikes tijdens optisch gedetecteerde magnetische resonantiemetingen (ODMR). Deze innovatieve aanpak resulteert in sterk gecomprimeerde gegevensvolumes en verminderde latentie, wat traditionele methoden overtreft wat betreft efficiëntie.
Een van de belangrijkste voordelen van deze nieuwe technologie is de potentiële toepassing bij het monitoren van dynamische processen in biologische systemen. Door nauwkeurig fluorescentieveranderingen vast te leggen en te analyseren, kunnen onderzoekers waardevolle inzichten verkrijgen in verschillende biologische verschijnselen.
Het project werd geleid door Professor Zhiqin Chu, Professor Can Li en Professor Ngai Wong van de afdeling Elektrotechniek en Elektronica aan de Universiteit van Hong Kong (HKU). Hun ambitie om meetnauwkeurigheid en spatiotemporale resolutie te verbeteren, bracht hen ertoe om een fundamentele uitdaging aan te gaan: de enorme hoeveelheid gegevens gegenereerd door traditionele camerasensoren.
Zhiyuan Du, de eerste auteur van het onderzoeksartikel en een promovendus aan de afdeling Elektrotechniek en Elektronica, legde uit dat hun innovatieve oplossing de bottleneck van gegevensoverdracht overwint die de temporale resolutie beperkt. Door sensoren en computing te integreren, hebben hij en zijn team een doorbraak bereikt in widefield quantum sensing.
Het experiment van het team met een kant-en-klare eventcamera toonde een opmerkelijke 13× verbetering in temporale resolutie, met behoud van vergelijkbare precisie in het detecteren van ODMR resonantiefrequenties vergeleken met bestaande frame-gebaseerde benaderingen. Deze nieuwe technologie bleek succesvol in het monitoren van de dynamisch gemoduleerde laseropwarming van goudnanodeeltjes gecoat op een diamantoppervlak, een taak die uitdagend zou zijn geweest met conventionele methoden.
In tegenstelling tot traditionele sensoren die lichtintensiteitsniveaus registreren, verwerken neuromorfe visuele sensoren veranderingen in lichtintensiteit tot “spikes,” waardoor biologische zichtsystemen worden gerepliceerd. Dit resulteert in verbeterde temporale resolutie en dynamisch bereik, waardoor het vooral effectief is in scenario’s waarin zelden beeldveranderingen optreden, zoals objecttracking.
De nieuwste ontwikkelingen in widefield quantum sensing bieden nieuwe mogelijkheden voor hoog-precieze en lage latentie quantum sensoren. Integratie met opkomende geheugenapparaten kan mogelijk de weg effenen voor nog intelligentere quantum sensoren in de toekomst. Deze paradigmaverschuiving in quantum sensing brengt ons een stap dichter bij het ontsluiten van het volledige potentieel van deze baanbrekende technologie.
The source of the article is from the blog toumai.es