精确估计偶极发射体取向与摆动的量子极限
光学
2020-07-23 v2 图像与视频处理
仪器与探测器
摘要
精确测量分子取向是理解软物质中分子如何组织与相互作用的关键,但测量精度的最大理论极限尚待量化。我们利用量子估计理论与 Fisher 信息(QFI)推导了估计旋转固定分子取向精度的根本界限。虽然显微镜光瞳的直接成像达到了量子界限,但其与宽场成像不兼容,因此我们提出了一种同样达到 QFI 极限测量精度的干涉成像系统。将分析扩展到旋转扩散分子,我们推导了使二阶偶极取向矩子集能以量子极限精度测量的条件。有趣的是,我们发现现有技巧均无法以 QFI 极限精度同时测量所有二阶矩;在精确测量分子平均取向与其摆动之间存在根本的权衡。该理论分析为优化取向敏感成像系统的设计提供了关键见解。
引用
@article{arxiv.2003.07846,
title = {Quantum limits for precisely estimating the orientation and wobble of dipole emitters},
author = {Oumeng Zhang and Matthew D. Lew},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.07846},
year = {2020}
}