Bildaufnahmen sind ein grundlegendes Werkzeug für unser Verständnis der Welt sowohl auf mikroskopischer als auch auf makroskopischer Ebene. Der einfachste Weg, ein Bild zu erhalten, ist die Analyse von Licht mittels räumlich aufgelöster Intensitätsmessungen, z. B. mit einer Kamera. Dieser Ansatz wird jedoch durch Beugung begrenzt. Die Entwicklung von Bildgebungstechniken, die die Beugungsgrenze überwinden, wird als Superauflösung bezeichnet. Kürzlich wurde mithilfe der Quantenmetrologie gezeigt, dass Superauflösung durch räumliches Modendemultiplexen (SpaDe) erreicht werden kann.
In realen Anwendungen erfolgen die Aufnahmen oft durch komplexe Medien, z. B. der Atmosphäre bei der Beobachtung von Objekten auf der Erdoberfläche von Satelliten aus oder Gewebeschichten in der biomedizinischen Bildgebung. Dementsprechend werden wir im QmagiC-Projekt die SpaDe-basierte Superauflösung durch komplexe Medien untersuchen.
Mit Hilfe der Quantenmesstechnik bestimmen wir die ultimativen Auflösungsgrenzen für die Bildgebung in komplexen Medien und erreichen diese experimentell. Wir implementieren SpaDe-Messungen in Verbindung mit quantenoptimalen Datenverarbeitungsalgorithmen. Das QmagiC-Projekt wird sowohl die ultimativen Grenzen der optischen Bildgebung in komplexen optischen Medien als auch die technischen Werkzeuge zu deren Erreichung liefern.
QmagiC ist ein Projekt der Forschungsgruppe Hochauflösende Quantensysteme und erhält Förderung vom Fraunhofer-Programm ATTRACT.
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB