Ar Chwefror 11, yn Labordy Cwm Opteg Hubei, roedd pelydr laser gwan yn cynnwys dim ond ychydig o ffotonau yn arbelydru samplau biolegol. Roedd ymchwilwyr yn syllu ar y canlyniadau cyfrifo ar y sgrin: "Mae'r penderfyniad delweddu wedi cyrraedd miliynau o bicseli.
Mae'r picseli o gamerâu ffôn symudol a ddefnyddir bob dydd yn gyffredinol yn y degau o filiynau, neu hyd yn oed dros 100 miliwn, a gallant dynnu lluniau clir mewn bywyd.
Ond mewn rhai golygfeydd arbennig, megis môr dwfn, uchder uchel, neu mewn profion meddygol, mae'r signal golau yn wan ac mae'r cydraniad gofodol yn isel, felly mae angen synwyryddion un ffoton i ddal delweddau.
Ffotonau yw'r uned sylfaenol o olau. Mae'r golau a welwn ym mywyd beunyddiol mewn gwirionedd yn cynnwys ffotonau dirifedi. Mae synwyryddion un ffoton, fel mae'r enw'n awgrymu, yn synwyryddion sensitifrwydd uwch-uchel sy'n gallu canfod ffotonau sengl. Mae ganddynt gymwysiadau pwysig mewn cyfathrebu cwantwm, seryddiaeth, delweddu biofeddygol a meysydd eraill.
"Mae synwyryddion un ffoton fel llygaid yn y tywyllwch, a all ddal signalau golau gwan." Mae synwyryddion un ffoton wedi'u cyfyngu gan eu strwythur corfforol, ac fel rheol dim ond miloedd y gall nifer y picseli gyrraedd miloedd, sy'n cyfyngu ar eu cymhwysiad mewn delweddu cydraniad uchel ac agweddau eraill, "meddai Dr. Ding Yi, ymchwilydd yn hubei Optical Valley.
Er enghraifft, mewn arsylwadau seryddol, mae nifer is o bicseli yn ei gwneud hi'n anodd dal manylion cyrff nefol llewygu a mwy pell; Mewn delweddu microsgopig biofeddygol, mae hefyd yn amhosibl cwrdd â'r gofynion ar gyfer cofnodi cydraniad uchel o ffenomenau fflwroleuedd lefel cwantwm.
Er mwyn goresgyn y broblem hon, mae tîm Dr. Ding Yi wedi troi eu sylw at faes delweddu cyfrifiadol. Mae delweddu cyfrifiadol yn wahanol i dechnoleg delweddu traddodiadol. Gall dorri trwy gyfyngiadau ffotodetectorau wrth ddatrys delweddu, cyfradd ffrâm delweddu, ac ati trwy fodiwleiddio optegol a phrosesu signal.
"Nid ydym yn mynnu mwyach bod yn rhaid i bob picsel gyfateb i synhwyrydd corfforol, ond gadewch i synhwyrydd sengl chwarae gwahanol rolau ar wahanol adegau, ac yn olaf adfer delweddau cydraniad uchel o gannoedd o filoedd neu hyd yn oed filiynau o bicseli trwy amgodio meysydd golau ac algorithmau ailadeiladu." Dywedodd Ding Yi fod technoleg y tîm wedi cyrraedd y lefel uwch ryngwladol.
Yn ogystal, mae synwyryddion un ffoton yn cael eu defnyddio i allbwn signalau analog. Trwy ymchwil, cwblhaodd y tîm labordy ddarlleniad digidol synwyryddion un ffoton ar lefel sglodion. Wrth gael signalau un ffoton, gellir hepgor dyfeisiau cyfrif ffoton, gan wneud y system ddelweddu a chanfod yn fwy bach ac integredig, ac yn gallu wynebu mwy o senarios cais.
Y tu ôl i'r canlyniadau mae dyddiau a nosweithiau dirifedi dyfalbarhad ac ymroddiad y tîm ymchwil gwyddonol. Ers i'r prosiect gael ei lansio ar ddiwedd 2023, mae'r goleuadau yn y labordy yn aml ymlaen tan y wawr i ddal i fyny â'r cynnydd. Er mwyn gwirio effeithiolrwydd y llwybr optegol arbrofol a'r dulliau cyfrifo, cynhaliodd y tîm nifer fawr o arbrofion a data enfawr cronedig.
"Bob dydd rwy'n teimlo nad oes digon o amser, felly rwyf am fynd yn gyflymach ac yn gyflymach i wneud i fwy o ddyfeisiau pen uchel sylweddoli amnewid domestig." Dywedodd Ding Yi fod y tîm ymchwil ar hyn o bryd yn cydweithredu â dyfeisiau meddygol, canfod synhwyro o bell a meysydd eraill, ac mae'r prototeip peirianneg cyntaf ar gyfer y maes meddygol yn cael ei ddatblygu.
Ar hyn o bryd, mae'r tîm ymchwil hefyd yn gweithio ar nifer o broblemau technegol fel olrhain nanoronynnau heb label a delweddu cywasgu parth amser. "Mae amser yn aros am neb, ac rydym yn llawn egni i oresgyn technolegau craidd allweddol cyn gynted â phosibl." Meddai Ding Yi.
