Quantendiffraktive Mikroskopie im Nanobereich

• Antragsteller: Professor Dr. Milutin Kovacev
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530098639

Das QUINS-Projekt wird eine neuartige, nicht-klassische Lichtquelle für extreme Wellenlängen nutzen, die auf der Erzeugung von Harmonischen in Halbleitern beruht, um ein korrelationsbasiertes Quantenmikroskop zu entwickeln. Die harmonischen Emission ist ein Frequenzkamm aus N-verschränkten Photonen mit Frequenzen, die vom IR bis zum tiefen UV reichen. Wir werden verschränkte Paare von nicht-entarteten Photonen nutzen, die aus dem Kamm ausgewählt werden. Die präzise Kontrolle der erzeugten Quantenzustände wird ein mögliche Dekohärenz abschwächen. Es werden kontrollierte kohärente Zustände bei extremen Wellenlängen für fortgeschrittene Quanten-Bildgebungsprotokolle erzeugt. Die QUINS-Technologie wird neue Wege in der Quantenbildgebung (QI) erschließen, mit dem einzigartigen Vorteil, dass Sensitivität und Auflösung von einem Spektralbereich auf einen anderen übertragen werden können. Dieses Konzept wird anhand der NIR/VIS-Paar-Mikroskopie veranschaulicht, die die Erkennung von infiziertem Zellgewebe ermöglichen wird. In Zukunft wird unser Quantenmikroskop eine zerstörungsfreie und nichtinvasive Bildgebung in Biologie und Medizin ermöglichen. Der Vorteil der Quantenempfindlichkeit besteht darin, dass sie eine Bildgebung im schwachen Feld ermöglicht, wodurch eine Beschädigung empfindlicher Proben wie lebender Zellen vermieden wird. Wir werden Tests mit Zellen aus der Medizinischen Hochschule Hannover durchführen. Um diese Ziele zu erreichen, deckt unser deutsch-französisches Konsortium ein breites Spektrum an Fachwissen ab, das von ultraschnellen Lasern, Attosekunden-Wissenschaft, Starkfeld-Quantentheorie, Quantenbildgebung und Detektoren bis hin zu fortschrittlichem optischen Design reicht. Schließlich werden mehrere technologische Durchbrüche zu einer Nutzung führen: 1) ein Quantenspektrometer-Demonstrator, mit dem wir die Verschränkung zwischen harmonischen NIR- und VIS-Photonen nachweisen können 2) ein hochkontrastreiches, hochauflösendes Quantenmikroskop, das als Konzeptnachweis an lebenden Streumedien validiert werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Großgeräte: LINCam detector system
• Gerätegruppe: 5820 Elektronenvervielfacher
• Kooperationspartner: Dr. Hugo Defienne; Privatdozent Dr. Hamed Merdji
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Alexander Heisterkamp