量子压缩增强光热显微镜

无标记光学显微镜通过吸收或散射光谱学为生物学和材料科学提供了基础性研究手段,但其灵敏度始终受到光子散粒噪声的根本性限制。虽然近期量子非线性显微镜实验已实现亚散粒噪声极限的灵敏度,但这些技术本质上受限于高峰值功率压缩光源的可用性。本研究团队提出了一种基于量子关联的压缩增强光热(SEPT)显微技术,该技术利用双光束量子关联来检测吸收诱导信号,实现了前所未有的灵敏度。SEPT技术实现了超越标准量子极限3.5分贝的噪声抑制,使成像通量提升2.5倍或泵浦功率降低31%,同时通过连续波压缩与光热调制的天然兼容性展现出无与伦比的通用性。研究人员通过纳米粒子高精度表征和细胞色素c等亚细胞结构的观测(这些结构在散粒噪声受限成像条件下无法被检测),展示了SEPT技术的应用潜力。该技术集无标记对比度、量子增强灵敏度与现有显微平台兼容性于一体,为分子吸收成像建立了新范式,将在细胞生物学、纳米科学和材料表征领域产生深远影响。

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提交arXiv: 2026-01-28 14:13

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