MIR-Quanten-Rastermikroskopie jenseits von Quanten-Korrelationen MIR scanning quantum microscopy beyond quantum correlations 33 Probe mit einem fokussierten Strahl beleuchtet wird, der bei einer Wellenlänge von 2,4 µm über die Probe gescannt wird.4 Wir konnten zeigen, dass die räumliche Auflösung unserer Scanning-QIUL-Technik unabhängig von der Stärke der räumlichen Korrelationen ist. Somit erreicht unser Aufbau eine räumliche Auflösung, die nur durch die eingesetzten optischen Komponenten begrenzt ist. Außerdem haben wir Proof-ofPrinciple Mikroskopie mit biologischen Proben durchgeführt (Abb. 2). Die Bildrekonstruktion basiert hierbei ausschließlich auf kohärenter Informationsübertragung zwischen den beiden Partnerphotonen, sogenannter induzierter Kohärenz, nicht auf deren räumlicher Verschränkung. Dies stellt einen konzeptionellen Wandel in den Grundlagen der QIUL dar: Räumliche Korrelationen – lange als wesentlich für die Bildgebung mit nichtdetektiertem Licht angesehen und technisch sehr anspruchsvoll zu realisieren – sind in Wirklichkeit nicht erforderlich.5 Diese Entdeckung redefiniert die operationale Grenze des Forschungsfeldes und etabliert induzierte Kohärenz als die grundlegende Ressource, die QIUL ermöglicht. Unser Konzept lockert die Systemanforderungen so weit, dass kompakte, skalierbare und effiziente MIR-Quantensensoren in greifbare Nähe rücken. that the spatial resolution of our scanning QIUL technique is independent of the strength of the spatial correlations. Thus, our setup achieves a spatial resolution limited only by the optical components employed. We further performed proof-of-principle microscopy of biological samples (Fig. 2). The image reconstruction is based solely on the information transfer between the two partner photons, so-called induced coherence, not based on their spatial entanglement. This represents a conceptual shift in the foundations of QIUL: spatial correlations—for a long time considered essential for imaging with undetected photons and technically very challenging to realize—are in fact not required.5 This finding redefines the operational boundary of the field and establishes induced coherence as the fundamental resource enabling QIUL. Our concept relaxes the system requirements to such an extent that compact, scalable, and efficient MIR quantum sensors are now within reach. [2] (a, b) Weißlichtmikroskopbild eines Fliegenflügels. (c–e) mit unserem Ansatz erzeugte MIR-Quantenbilder entsprechend der farblichen Umrahmungen. / (a, b) White-light microscope image of a fly-wing sample. (c–e) Corresponding MIR quantum images (marked with same frame color) obtained through our approach. Authors Josué León-Torres Dr. Karin Burger Dr. Valerio Flavio Gili Contact Dr. Valerio Flavio Gili Phone +49 3641 807-6674 valerio.flavio.gili@ iof.fraunhofer.de Literatur / References 1 G. Barreto Lemos et. al., »Quantum imaging with undetected photons,« Nature, Bd. 512, pp. 409-412, 2014. 2 I. Kviatovsky et. al., »Microscopy with undetected photons in the mid-infrared,« Science Advances, Bd. 6, 2020. 3 M. Kutas et. al., »Quantum-inspired terahertz spectroscopy with visible photons,« Optica, Bd. 8, Nr. 4, pp. 438-441, 2021. 4 J. R. León-Torres et. al., »Mid-Infrared Quantum Scanning Microscopy via Visible Light Beyond Spatial Correlations,« Laser & Photonics Reviews, Bd. https://doi.org/10.1002/lpor.202502356, p. e02356, 2025. 5 P. Kumar et. al., »Integrated induced-coherence spectroscopy in a single nonlinear waveguide,« Physical Review A, Bd. 105, p. 053860, 2020.
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