บาคาร่าเว็บตรง ระบบภาพสามมิติแบบใหม่นี้ใช้เส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด (MMF) แทนการใช้เลนส์เทกองแบบเดิมๆ เป็นการปูทางสำหรับการใช้งานในการถ่ายภาพทางการแพทย์ ระบบสามารถสแกนฉากได้ในอัตราเกือบ 23,000 จุดต่อวินาที ที่ความลึกหลายเมตรจากจุดสิ้นสุดของเส้นใยยาวประมาณ 40 ซม. นอกจากนี้ยังสามารถบันทึกวิดีโอแบบเกือบเรียลไทม์ที่อัตราเฟรมเกือบ 5 เฮิรตซ์
ทำให้สามารถแข่งขันกับกล้องเอนโดสโคปใยแก้ว
นำแสงแบบใช้กล้องแบบมาตรฐานที่ใช้เป็นประจำในการวิจัยทางชีวการแพทย์เพื่อวินิจฉัยโรคและในการผ่าตัด ตามชื่อของมัน MMFs เป็นใยแก้วนำแสงชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อให้แสงหรือโหมดแสงหลายแบบพร้อมกัน แต่ละรังสีหรือโหมดเหล่านี้จะสะท้อนในมุมที่แตกต่างกันเล็กน้อยภายในแกนกลางของใยแก้วนำแสง ซึ่งมักจะทำจากแก้วและมีเส้นผ่านศูนย์กลางในช่วง 50-100 ไมครอนสำหรับส่วนประกอบที่รับแสง เนื่องจากโหมดต่างๆ มีแนวโน้มที่จะกระจายตัวเมื่อเคลื่อนที่ไปตามเส้นใยดังกล่าว
โดยทั่วไปแล้ว MMF จึงใช้เพื่อส่งแสงในระยะทางที่ค่อนข้างสั้น สิ่งนี้ทำให้พวกเขาแตกต่างอย่างมากจากเส้นใยโหมดเดียวซึ่งมีแกนแก้ว (แม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่ามาก แต่มีความกว้างน้อยกว่า 10 ไมครอน) ซึ่งแสงสามารถส่องผ่านด้วยความเร็วสูงในระยะทางไกลกว่าด้วยการกระจายแบบโมดอลเพียงเล็กน้อย
การสร้างแพลตฟอร์มภาพสามมิติโดยใช้ MMF
ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความท้าทาย เนื่องจากสัญญาณออปติคัลมีแนวโน้มที่จะเกิดการเบียดเสียด ซึ่งทำให้ภาพที่ได้บิดเบี้ยว ซึ่งเป็นผลที่เรียกว่าความคลาดเคลื่อน ทีมงานที่นำโดยMiles Padgettแห่งมหาวิทยาลัยกลาสโกว์สหราชอาณาจักร พร้อมด้วยเพื่อนร่วมงานในเยอรมนีและสาธารณรัฐเช็ก
สามารถควบคุมเอฟเฟกต์นี้ได้ด้วยเทคนิคที่เรียกว่าการสร้างรูปหน้าคลื่นความเร็วสูง ซึ่งซิงโครไนซ์กับพัลส์ระดับนาโนวินาที แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์เพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อน วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างช่องแสงที่เข้าสู่ MMF โดยใช้อุปกรณ์ไมโครมิเรอร์ดิจิทัลที่ทำงานที่ 22.7 KHzพัลส์แสงที่มองเห็นได้เกินขีดทำให้ง่าย
จากนั้นนักวิจัยจึงแรสเตอร์ (นั่นคือ สแกนในรูปแบบของเส้นคู่ขนาน) แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบพัลซิ่งทั่วทั้งตัวอย่างที่ถ่ายภาพ โดยส่งพัลส์เลเซอร์ตัวเดียวไปยังจุด 4200 จุดแต่ละจุดในเวลาเพียง 200 มิลลิวินาที เส้นใยที่สองวางถัดจากเส้นใยส่องสว่างแล้วรวบรวมแสงที่กระจัดกระจาย นักวิจัยอธิบายเส้นใยคอลเลกชันนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่ใหญ่กว่า (500 มม.) เพื่อเพิ่มปริมาณแสงที่เก็บรวบรวมและด้วยเหตุนี้จึงขยายระยะการทำงานของกล้องเอนโดสโคปตามเทคนิคนี้ สุดท้าย สัญญาณย้อนกลับจากแต่ละพิกเซลของภาพจะเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์ที่เรียกว่าโฟโตไดโอดหิมะถล่ม และแปลงเป็น “ฮิสโทแกรมเวลาของเที่ยวบิน” ซึ่งอ้างอิงถึงเวลาที่พัลส์แสงที่ส่งออกเข้าสู่เส้นใยส่องสว่าง
Padgett และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าเช่นเดียวกับการถ่ายภาพทางชีวการแพทย์ ระบบสร้างภาพ 3 มิติตามเวลาบินต้นแบบของพวกเขา อาจมีแอปพลิเคชันในการตรวจสอบระยะไกล รายงานงานของพวกเขาในScienceตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะปรับปรุงความละเอียดเชิงลึกของระบบให้น้อยกว่า 1 มม. และเพิ่มความลึกของภาพเป็นมากกว่า 5 เมตร “เรายังหวังว่าจะลดเวลาที่ใช้ในการ [ดำเนินการ] การปรับเทียบไฟเบอร์” Padgett กล่าวกับPhysics World
รัฐสั่งทอพอโลยี
ในงานล่าสุด นักวิจัยนำโดยFrank PollmannจากTechnical University of Munichประเทศเยอรมนี และPedram Roushanแห่งGoogleร่วมกับอีกกลุ่มหนึ่งนำโดยMikhail Lukinที่Harvard Universityในสหรัฐอเมริกา โดยเน้นที่ขั้นตอนที่มีการจัดลำดับเชิงทอพอโลยี หมายความว่า พวกเขายังคงรักษาคุณสมบัติที่จำเป็นบางอย่างไว้แม้ว่าจะเสียรูปเฉพาะที่
ในระดับโมเลกุล อิเล็กตรอนในสถานะพิเศษที่มีการจัดลำดับเชิงทอพอโลยีเหล่านี้สามารถเดินทางได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะนำทางไปรอบๆ ความไม่สมบูรณ์หรือข้อบกพร่องบนพื้นผิวของวัสดุโดยไม่มีการสะท้อนกลับเหมือนในวัสดุทั่วไป ประโยชน์อีกประการหนึ่งคือในวัสดุทอพอโลยี อิเล็กตรอนบนพื้นผิวที่มีโมเมนตัมบางอย่างไม่สามารถกระจัดกระจายไปสู่สถานะที่มีโมเมนตัมตรงกันข้ามได้
เพราะการทำเช่นนั้นจะต้องพลิกสปิน สถานะดังกล่าวจึงถูกกล่าวว่าเป็น “การป้องกันทางทอพอโลยี” และถือว่าเป็นที่ต้องการสำหรับการลดอัตราความผิดพลาดในแอปพลิเคชันการคำนวณควอนตัม เนื่องจากจะลดผลกระทบของข้อบกพร่องของวัสดุที่อาจทำลายข้อมูลควอนตัม (สถานะการหมุน) ที่ดำเนินการโดยอิเล็กตรอน
ปัญหาคือไม่สามารถใช้เทคนิคทั่วไปในการตรวจสอบคุณสมบัติพัวพันระยะยาวของเฟสที่เรียงลำดับทอพอโลยีซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการใช้ในการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม การทำเช่นนี้ต้องมีการควบคุมอย่างละเอียดขององค์ประกอบควอนตัมแต่ละตัวในระบบตลอดจนปฏิสัมพันธ์ที่พัวพันระหว่างกัน โชคดีที่การควบคุมที่แม่นยำเช่นนี้เกิดขึ้นได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ต้องขอบคุณอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ควอนตัมใหม่
เครื่องจำลองควอนตัม Roushan และเพื่อนร่วมงานใช้อุปกรณ์ดังกล่าว ซึ่งเป็นตัวประมวลผลควอนตัม Sycamore ของ Google เพื่อตรวจสอบสถานะพลังงานต่ำสุดของรหัสที่เรียกว่า “toric” ซึ่งเป็นตัวอย่างของขั้นตอนควอนตัมที่มีการจัดลำดับเชิงทอพอโลยีซึ่งแสดงสัญญาสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม ด้วยการดำเนินการโปรแกรมควอนตัมแบบสั้นบน Sycamore ซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์สองมิติของอุปกรณ์ควอนตัมที่มีตัวนำยิ่งยวด 31 คู่ นักวิจัยสามารถวัดการพัวพันระยะยาวระหว่างเฟสได้ ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถเข้ารหัสข้อมูลควอนตัมลงในรหัส Toric ได้ ซึ่งจะเป็นการป้องกันจากข้อผิดพลาดของควอนตัม บาคาร่าเว็บตรง
