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Studio degli aspetti quantistici delle immagini ottiche

Per ottica quantistica si intende lo studio dell'interazione tra luce e materia, concentrandosi su quei fenomeni che si producono per via della natura quantistica del campo elettromagnetico. La combinazione di ottica quantistica e di meccanica quantistica è la raffigurazione per immagine quantistica, un'area di ricerca che si concentra sugli aspetti spaziali delle fluttuazioni quantistiche della luce.

Economia digitale

In anni recenti sono stati registrati progressi incredibili nell'ottica quantistica, che è passata da campo accademico a dominio in rapido sviluppo, con grandi applicazioni nell'industria dell'informazione e dei calcolatori. Il progetto QUANTIM ha studiato le applicazioni emergenti da questo corpus di conoscenza nel dominio della tecnologia dell'informazione, fondendo i campi dell'elaborazione tradizionale dell'immagine ottica e l'ottica quantistica. QUANTIM ha esplorato in che modo gli aspetti spaziali dell'entanglement quantistico della luce possono essere usati per migliorare la qualità delle differenti funzioni che sono di grande importanza per le tecnologie dell'informazione, come registrazione, crittografia, memorizzazione, lettura, refresh e duplicazione dell'informazione ottica. Il progetto si è occupato del rumore quantistico. Il rumore quantistico è una proprietà fondamentale di tutti i sistemi ed è dovuto alle fluttuazioni quantistiche; esso persiste anche se dal processo di misurazione vengono eliminate la classiche fonti d'errore. Prima dell'inizio del progetto, la ricerca aveva già mostrato che le misurazioni ottiche potrebbero essere migliorate al di là del limite standard di rumore quantistico usando stati di luce non classici. Nel corso del progetto QUANTIM quest'effetto è stato dimostrato sperimentalmente nella misurazione della posizione del centro di un fascio. Più specificamente, è stato dimostrato sperimentalmente che era possibile migliorare la misurazione della posizione del centro di un fascio di luce al livello di Angstrom, ben al di sotto del limite standard di rumore quantistico. A tale scopo è stata usata una luce non classica multimodale, ottenuta mischiando fasci squeezed e coerenti con forme trasversali appropriate. Inoltre, in un secondo esperimento, sono state eseguite misurazioni simultanee delle due coordinate trasversali del centro del fascio, al di sotto del limite standard di rumore quantistico. Le idee, risultati e tecnologie di QUANTIM possono essere implementate nei sistemi ottici di raffigurazione per immagine di tecnologia avanzata in quanto consentono di raggiungere il limite di rumore granulare. Questo, unito al continuo progredire della comprensione teorica della misurazione in immagini, porterà rapidamente a nuovi metodi altamente sensibili nel campo delle tecnologie d'acquisizione e d'elaborazione delle immagini.

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