Wetenschappers hebben een methode ontwikkeld waarmee objecten in het midden-infraroodspectrum kunnen worden afgebeeld door enkel metingen te verrichten in het zichtbare licht. Deze techniek, bekend als Quantum Imaging with Undetected Photons (QIUP), maakt het mogelijk om gebruik te maken van standaard siliciumcamera's voor infrarooddetectie.
In een recent wetenschappelijk rapport, ingediend op 20 augustus 2026, beschrijven onderzoekers onder wie Vladimir Kornienko en Rupert Oulton een nieuwe benadering voor breedveld-imaging in het midden- tot langgolvig infrarood. De kern van de innovatie ligt in het feit dat de infrarode fotonen die het object raken, niet direct door een detector worden opgevangen. In plaats daarvan wordt de informatie over het object afgeleid uit interferentiepatronen in het zichtbare spectrum.
Technologische werking en resultaten
Volgens de publicatie op arxiv.org maakt het team gebruik van een kristal van zilverthiogallate ($\text{AgGaS}_2$). Door middel van zogenaamde non-collineaire fase-matching kan de techniek worden toegepast in een golflengtebereik van 6 tot 10 $\mu$m. Dit specifieke gebied is cruciaal voor diverse wetenschappelijke en industriële toepassingen, maar is traditioneel lastig te detecteren.
De resultaten van het experiment zijn opvallend. De onderzoekers stellen in hun dat de combinatie van coherente detectie en het gebruik van 'niet-gedetecteerde' fotonen leidt tot beelden die ongeveer 100 keer beter presteren dan de standaardlimiet voor infraroodfotodetectie op basis van achtergrondruis, ook wel de Background-Limited Infrared Photodetection (BLIP)-limiet genoemd.
Bij een golflengte van 8 $\mu$m slaagde het team erin om beelden te genereren met een resolutie van $297 \pm 5\ \mu\text{m}$. De beelden bevatten meer dan $8000 \pm 100$ oplosbare elementen, waarbij de acquisitietijd slechts 10 seconden bedroeg.
Voordelen ten opzichte van traditionele methoden
De traditionele detectie van midden-infrarood kent beperkingen in ruisonderdrukking. De nieuwe methode omzeilt dit probleem volledig. Omdat de uiteindelijke meting plaatsvindt in het zichtbare spectrum, kan er gebruik worden gemaakt van bestaande siliciumcamera-technologie.
De auteurs van de studie, waaronder Nathan Gemmell en Caiyi Liu, concluderen in de dat hun resultaten de weg vrijmaken voor een nieuwe generatie imaging-systemen. Deze systemen zouden kenmerken moeten hebben zoals:
- Een hoge snelheid van beeldvorming;
- Afwezigheid van achtergrondruis;
- Werking op kamertemperatuur;
- Spectrale selectiviteit in het midden-infrarood.
Context en beschikbaarheid
Het onderzoek is breed gedeeld binnen de wetenschappelijke gemeenschap en is gecategoriseerd onder Quantum Physics en Optics. De volledige details van de experimentele opstelling en de wiskundige onderbouwing zijn beschikbaar via de .
Hoewel de techniek zich nog in een experimentele fase bevindt, biedt de mogelijkheid om infraroodinformatie te vertalen naar zichtbaar licht een potentieel grote impact op diverse wetenschappelijke en industriële velden, waar precisie en ruisonderdrukking essentieel zijn. De publicatie is op 20 augustus 2026 officieel ingediend bij de voor peer-review en verdere verspreiding.