Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor hyperspectrale quantum-imaging in het infraroodspectrum. Door gebruik te maken van zogenaamde 'niet-gedetecteerde fotonen' kan informatie uit het infraroodgebied worden overgebracht naar het zichtbare spectrum, wat de noodzaak voor kostbare koelsystemen vermindert.
Het detecteren van licht in het infraroodregime is technisch uitdagend. Traditionele sensoren die hiervoor worden gebruikt, zijn vaak zeer prijzig en vereisen cryogene koeling om effectief te kunnen functioneren. In een recent onderzoek, gepubliceerd op 23 oktober 2026, presenteren onderzoekers onder wie Aadi Suketu Bharatia en Anshuman Kumar een alternatieve benadering om deze beperkingen te omzeilen.
De techniek van niet-gedetecteerde fotonen
De kern van de nieuwe methode is het gebruik van niet-lineaire interferometrie. Deze techniek maakt het mogelijk om informatie over te dragen van het infrarood naar het nabij-infrarood of het zichtbare spectrum. Volgens de publicatie op arxiv.org maakt dit proces gebruik van temperatuur-instelbare parametrische versterkers.
In de specifieke opstelling van dit onderzoek is gebruikgemaakt van een gevouwen niet-lineair interferometrisch schema, gebaseerd op spontane parametrische neerconversie. Hierdoor kunnen beelden worden gevormd van objecten in het infrarood, terwijl de detectie zelf plaatsvindt in een regime waar sensoren eenvoudiger en goedkoper beschikbaar zijn.
Toepassing op biologische monsters
Om de praktische haalbaarheid van deze technologie aan te tonen, hebben de onderzoekers een biologische test uitgevoerd. Ze pasten de spectrale transmissie-imaging toe op een larve van een zebravis bij een golflengte van ongeveer 1550 nm. Hierbij werd met succes de attenuatie, oftewel de verzwakking van het licht door het biologische weefsel, geregistreerd.
De prestaties van de interferometer werden nauwkeurig gekalibreerd. De onderzoekers rapporteerden een maximale baseline-zichtbaarheid van ongeveer 74% van de interferentieranden in het nabij-infraroodregime, zoals beschreven in de .
Resolutie en technische specificaties
Een van de belangrijkste resultaten van het onderzoek is de behaalde resolutie. Door gebruik te maken van een fase-gestuurde uitlezing van een roosterspectrometer, werd een oplossend vermogen van ongeveer 1460 bereikt bij 1550 nm (gebaseerd op de point spread function van de spectrometer).
Daarnaast werd een resolutie van ongeveer 730 vastgesteld op basis van de coherentielengte. Volgens de auteurs van het is dit de hoogste resolutie die tot nu toe is gerapporteerd voor imaging met niet-gedetecteerde fotonen. Deze resultaten werden behaald over een onmiddellijk spectraal venster van ongeveer 51 cm⁻¹.
Context en terminologie
De term "high resolution" in de titel van het onderzoek verwijst naar de mate van detail en precisie waarmee de beelden kunnen worden vastgelegd. In algemene zin duidt de term "high" op een niveau dat hoger is dan het gebruikelijke gemiddelde of een grote intensiteit, zoals uiteengezet in de definities van Dictionary.net. In deze wetenschappelijke context betekent het specifiek dat de resolutie superieur is aan eerdere experimenten in dit vakgebied.
De publicatie, die is ingediend onder de categorieën Quantum Physics en Optics, biedt hiermee een potentieel nieuw pad voor quantum-sensing. Door de afhankelijkheid van cryogene detectoren te verminderen, kan hyperspectrale imaging in het infrarood toegankelijker worden voor een breder scala aan toepassingen, variërend van medische beeldvorming tot materiaalanalyse. De volledige details van de experimentele opstelling zijn beschikbaar via de .