中国科大实现量子椭圆偏振成像

　　中国科年夜郭光灿院士团队正在量子椭圆偏振成像研究中取患上重要进展：该团队史保森传授、周志远副传授课题组将高质量偏振纠缠光源与经典偏振成像技能相联合，正在弱光场下完成了对周期性漫衍各向同性资料双折射特征的观测，而且展示了正在划一光强情况下，该体系相较于经典丈量体系具有更高的探测精确度及抗杂散光滋扰才能。这项结果于4月4日正在线颁发正在国际出名期刊《Npj quantum information》上。

　　偏振成像技能可以或许捕获资料中与偏振相干的特征，显著加强传统成像中难以区别的配景与方针比照度，并能丈量惯例成像无奈探测的光学常数、手性特性、应力应变漫衍等参数，其使用规模涵盖根蒂根基物理研究和方针辨认、应力检测、生物医学诊断以及遥感等前沿范畴。正在偏振成像中引入量子光源照明为普及丈量精度斥地了一条新的路子，出格是正在低照度范畴，科研职员已无理论及试验上证实特定的量子光源正在划一光照强度下具有打破尺度量子极限的才能，且纠缠光子源的非局域特征正在长途操控范畴一样具备重要意思。到今朝为止，量子成像事情的重点是准确丈量被测样品的内部外形，与偏振相干的量子研究年夜多聚焦正在对匀称资料的单点双折射特征检测，而将偏振成像与量子纠缠相联合的事情仍有待摸索。

　　史保森传授、周志远副传授等人恒久从事基于非线性历程的非经典量子光源的制备与使用相干研究，今朝曾经将量子光源使用于量子超名义边沿探测[Sci. Adv. 6, eabc4385（2020）]、偏振干预干与仪中的光子干预干与举动研究[Phys. Rev. Lett. 120, 263601（2018）]等事情中。正在这项事情中，团队将正在偏振纠缠量子光源的制备与表征方面的上风引入到经典光度式偏振检测体系中，经由过程机关节制端以及丈量端别离的双路偏振检测布局，完成了量子椭偏成像体系的构建。该事情拔取具备周期性双折射特征的各向同性资料作为样品，以布局相似性指数（SSIM）作为定量权衡成像质量的尺度，正在光照强度逐渐削弱至百光子量级的低照明前提和没有同强度的杂散光扰动光源下，对量子及经典偏振成像体系的成果举行品质评价以及比对，验证了弱光前提下量子椭偏成像体系具有更高的丈量精确性和更强的抗滋扰特征。此外，团队哄骗纠缠光源所独有的非局域性展示了体系正在长途操控入射偏振态方面的特征，该特征使患上量子椭偏体系正在检测历程中对丈量光路的滋扰落到更低水准，无利于探测成果的波动，并合用于一些不成达或易扰动的庞大探测情况。

图1.（A）试验安装图以及（B）光源品质评价

　　图2. 试验成果图。（A）没有同入射光强下成像比对（B）没有同噪声情况下成像比对（C）体系最低可成像光强摸索

　　该事情是量子纠缠与偏振成像相联合的一次乏味的测验考试。经由过程联合两范畴各自的上风，该体系无望正在光敏薄膜资料的偏振特征检测，无接触、无创式生物医学偏振成像，和庞大气候情况中的方针辨认等标的目的完成潜正在使用。中国迷信技能年夜学已出站的博士后解孟雨与已结业的博士生牛素俭为配合第一作者，史保森、周志远为论文配合通信作者。这项事情获得了国度天然迷信基金委、中国迷信院、科技部以及中国科年夜“双一流”设置装备摆设经费的撑持。

　　文章链接：https://www.nature.com/articles/s41534-025-01014-z