Una collaborazione innovativa tra scienziati dalla Cina Continentale e dalla Germania ha portato a una significativa svolta nella rilevazione quantistica a campo largo. Sfruttando il potere dei sensori di visione neuromorfica, il team ha rivoluzionato la velocità e la risoluzione della rilevazione quantistica, aprendo nuove possibilità per la ricerca scientifica e le applicazioni pratiche.
Nel loro studio, intitolato “Rilevazione quantistica a diamante su larga scala con sensori di visione neuromorfica,” pubblicato sulla rivista Advanced Science, i ricercatori hanno sviluppato con successo una tecnologia di rilevazione quantistica che utilizza un sensore di visione neuromorfica. Questo sensore, ispirato al sistema di visione umano, codifica i cambiamenti nell’intensità della fluorescenza in picchi durante le misurazioni di risonanza magnetica otticamente rilevata (ODMR). Questo approccio innovativo porta a volumi di dati altamente compressi e latenze ridotte, superando i metodi tradizionali in termini di efficienza.
Uno dei principali vantaggi di questa nuova tecnologia è la sua potenziale applicazione nel monitoraggio dei processi dinamici nei sistemi biologici. Catturando e analizzando accuratamente i cambiamenti nella fluorescenza, i ricercatori possono ottenere preziose informazioni su vari fenomeni biologici.
Il progetto è stato guidato dal Professor Zhiqin Chu, dal Professor Can Li e dal Professor Ngai Wong del Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell’Università di Hong Kong (HKU). La loro ambizione di migliorare l’accuratezza della misurazione e la risoluzione spazio-temporale li ha portati ad affrontare una sfida fondamentale: le enormi quantità di dati generati dai sensori di telecamere tradizionali.
Zhiyuan Du, primo autore dell’articolo di ricerca e candidato al dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica, ha spiegato che la loro soluzione innovativa supera il collo di bottiglia del trasferimento di dati che limita la risoluzione temporale. Integrando rivelazione e calcolo, lui e il suo team hanno ottenuto una svolta nella rilevazione quantistica a campo largo.
L’esperimento del team con una telecamera eventi disponibile in commercio ha dimostrato un notevole miglioramento del 13× nella risoluzione temporale, pur mantenendo una precisione comparabile nella rilevazione delle frequenze di risonanza ODMR rispetto agli approcci basati su frame esistenti. Questa nuova tecnologia si è dimostrata efficace nel monitorare il riscaldamento al laser modulato dinamicamente di nanoparticelle d’oro rivestite su una superficie di diamante, un compito che sarebbe stato difficile con metodi convenzionali.
A differenza dei sensori tradizionali che registrano livelli di intensità luminosa, i sensori di visione neuromorfica elaborano i cambiamenti nell’intensità luminosa in “picchi”, replicando i sistemi biologici di visione. Ciò comporta un’ulteriore risoluzione temporale e gamma dinamica, rendendoli particolarmente efficaci in scenari in cui si verificano cambiamenti rari nelle immagini, come il tracciamento degli oggetti.
I più recenti progressi nella rilevazione quantistica a campo largo offrono nuove possibilità per sensori quantistici ad alta precisione e a bassa latenza. L’integrazione con dispositivi di memoria emergenti potrebbe aprire la strada a sensori quantistici ancora più intelligenti in futuro. Questo cambiamento di paradigma nella rilevazione quantistica ci porta un passo più vicino a sbloccare il pieno potenziale di questa tecnologia rivoluzionaria.
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