»FastGhost« entwickelt ein neues Mikroskop für die Quantenbildgebung

Ein von der Europäischen Union mit rund 3 Millionen Euro gefördertes Forschungsprojekt widmet sich der Entwicklung eines chemisch-selektiven Mikroskops auf quantentechnologischer Basis (Quantum Ghost Imaging). Das Projekt »FastGhost« ist mit einer Kickoff-Veranstaltung am 20. Oktober 2020 an den Start gegangen.

Die Quantenbildgebung mit nicht-klassisch korrelierten Photonenpaaren hat gegenüber den herkömmlichen, auf klassischem Licht basierenden Abbildungsmodalitäten grundlegende Vorteile: Dazu zählt die Möglichkeit, selbst bei einer sehr geringen Anzahl von Photonen eine hohe Bildqualität zu erzielen. Darüber hinaus sind die Probenwechselwirkung und die räumliche Detektion auf verschiedenen Wellenlängenkanälen einschlägige Vorteile der Quantenbildgebung. Die Quantentechnologie ermöglicht eine besonders kontrast- und informationsreiche Bildgebung von Gewebe bei gleichzeitig niedriger Strahlendosis und birgt somit ein hohes Potenzial für die Anwendung in den Biowissenschaften. Bisher liegen die Ergebnisse jedoch nur theoretisch und auf der Ebene von Prinzip-Demonstrationen vor.

Simulation eines Quantenbildgebung-Aufbaus.
© Fraunhofer IOF
Simulation eines Quantenbildgebung-Aufbaus.

Das Projekt »FastGhost« zielt nun darauf ab, Quantum Ghost Imaging von einem experimentellen Ansatz in eine nutzbare Technologie umzusetzen. Ziel ist es, ein Mikroskop zu entwickeln und zu implementieren, das die Vorteile nicht-klassischer Quantenzustände des Lichts nutzt. Damit soll die Quantenbildgebung im mittleren Infrarotbereich (»MIR«) mit einer Wellenlänge von bis zu 7 μm, einer räumlichen Auflösung von mindestens 5 μm und mindestens 512 x 512 Bildpixeln demonstriert werden. Die Aufnahme eines einzelnen Bildes soll dabei nicht länger als eine Sekunde dauern.

Ein solches Mikroskop ist ein Durchbruch für die Quantenbildgebungstechnologie, aber auch für eine Vielzahl wichtiger Anwendungen. Die neuartige Quantenmikroskopie kann dazu beitragen, die Quantenvorteile voll auszuschöpfen. Für die Implementierung des Mikroskops sind jedoch verschiedene wissenschaftliche und technologische Innovationen erforderlich – darunter die Entwicklung effizienter Einzelphotonendetektoren im mittleren Infrarotbereich und schneller Einzelphotonenkameras für Korrelationsmessungen. Die Partner des Projekts »FastGhost« werden diese Ziele bis 2023 erforschen.

»FastGhost« Partner

  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena / Deutschland
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Angewandte Physik, Jena / Deutschland
  • Single Quantum BV, Delft / Niederlande
  • Fondazione Bruno Kessler, Trento / Italien
  • Kungliga Tekniska Hoegskolan, Stockholm / Schweden
FastGhost Logo

Gefördert unter H2020-EU.1.2.1. (Grant Agreement Nr. 899580) vom 1. Oktober 2020 bis 30. September 2023.

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