Un projet collaboratif a réalisé une percée dans l'amélioration de la vitesse et de la résolution de la détection quantique à grand champ, ouvrant la voie à de nouvelles opportunités dans la recherche scientifique et les applications pratiques.
En collaborant avec des scientifiques de Chine continentale et d’Allemagne, l’équipe a réussi à développer une technologie de détection quantique utilisant un capteur de vision neuromorphique, conçu pour imiter le système de vision humaine. Ce capteur est capable de coder les changements d'intensité de fluorescence en pointes lors des mesures de résonance magnétique détectée optiquement (ODMR).
Le principal avantage de cette approche est qu’elle entraîne des volumes de données hautement compressés et une latence réduite, ce qui rend le système plus efficace que les méthodes traditionnelles. Cette percée dans la détection quantique offre un potentiel pour diverses applications dans des domaines tels que la surveillance des processus dynamiques dans les systèmes biologiques.
Le document de recherche a été publié dans la revue Advanced Science. , intitulé « Détection quantique diamant à grand champ avec capteurs de vision neuromorphique ». Le projet a été dirigé par le professeur Zhiqin Chu, le professeur Can Li et le professeur Ngai Wong, du Département de génie électrique et électronique de l'Université de Hong Kong (HKU)
« Les chercheurs du monde entier ont consacré beaucoup d'efforts à la recherche de moyens d'améliorer la précision des mesures et la résolution spatio-temporelle des capteurs de caméra. Mais un défi fondamental demeure :gérer la quantité massive de données sous forme de trames d'images qui doivent être transférées depuis les capteurs de caméra pour traitement ultérieur.
"Ce transfert de données peut limiter considérablement la résolution temporelle, qui ne dépasse généralement pas 100 ips en raison de l'utilisation de capteurs d'image basés sur les images. Ce que nous avons fait, c'est d'essayer de surmonter le goulot d'étranglement", a déclaré Zhiyuan Du, le premier auteur de l'étude. article et doctorat. candidat au Département de génie électrique et électronique
Du a déclaré que l'intérêt de son professeur pour la détection quantique l'avait inspiré, lui et d'autres membres de l'équipe, à innover dans ce domaine. Il est également animé par une passion pour l'intégration de la détection et de l'informatique.
"Le dernier développement offre de nouvelles perspectives pour la détection quantique à grand champ de haute précision et à faible latence, avec des possibilités d'intégration avec des dispositifs de mémoire émergents pour réaliser des capteurs quantiques plus intelligents", a-t-il ajouté.
L'expérience de l'équipe avec une caméra événementielle disponible dans le commerce a démontré une amélioration de 13 fois de la résolution temporelle, avec une précision comparable dans la détection des fréquences de résonance ODMR avec l'approche de pointe basée sur les images hautement spécialisée. La nouvelle technologie a été déployée avec succès pour surveiller le chauffage laser modulé dynamiquement de nanoparticules d’or déposées sur une surface de diamant. "Il serait difficile d'accomplir la même tâche en utilisant les approches existantes", a déclaré Du.
Contrairement aux capteurs traditionnels qui enregistrent les niveaux d'intensité lumineuse, les capteurs de vision neuromorphiques traitent le changement d'intensité lumineuse en « pics » similaires aux systèmes de vision biologique, conduisant à une résolution temporelle (≈µs) et une plage dynamique améliorées (>120 dB). Cette approche est particulièrement efficace dans les scénarios où les changements d'image sont peu fréquents, comme le suivi d'objets et les véhicules autonomes, car elle élimine les signaux de fond statiques redondants.
"Nous prévoyons que notre démonstration réussie de la méthode proposée révolutionnera la détection quantique à grand champ, en améliorant considérablement les performances à un coût abordable", a déclaré le professeur Zhiqin Chu.
"Cela rapproche également la réalisation du traitement proche du capteur avec les nouveaux dispositifs de synapse électronique basés sur la mémoire", a déclaré le professeur Can Li.
"Le potentiel de cette technologie pour une utilisation industrielle devrait être exploré davantage, par exemple en étudiant les changements dynamiques des courants dans les matériaux et en identifiant les défauts des micropuces", a déclaré le professeur Ngai Wong.
Plus d'informations : Zhiyuan Du et al, Détection quantique diamant à grand champ avec capteurs de vision neuromorphiques, Science avancée (2023). DOI : 10.1002/advs.202304355
Informations sur le journal : Science avancée
Fourni par l'Université de Hong Kong
