57、量子成像：从基础研究到实际应用的探索

量子成像：从基础研究到实际应用的探索

1. 量子成像中的经典与量子特征

在量子成像领域，有一个有趣的现象引发了广泛讨论。在某些实验中，两个特定的量在实验装置中可被确定，它们的作用与共轭变量位置和动量有相似之处，这一特性被认为与信号和闲频光束之间空间关联的EPR特征相关。

近期的一项实验表明，利用分束器产生的经典关联光束，而非双光子，也能通过相同技术获得近场图像。这引发了全球范围内关于“双光子成像”中经典和量子特征精确划分的热烈讨论。实验发现，使用分束器将热光束分成两部分，同样的成像技术既能获得近场图像，也能获得远场图像，而不一定要使用量子关联光束。不过，使用量子关联光束时，图像的一些定量特征（如图像对比度）会得到改善。从应用角度看，用简单的分束器和热灯就能实现神秘的“幽灵成像”，而非复杂装置产生的双光束，这在成本和简易性方面具有积极意义，也凸显了精确区分给定现象中经典和量子成分的实际价值。

2. 量子成像中的光学分辨率研究

在众多量子成像研究问题中，关于光学分辨率量子极限的研究尤为重要，因为它可能为显微镜和光学数据存储带来新的概念。

经典层面的“超分辨率技术”已研究多年，旨在突破瑞利分辨率极限（约为波长量级）。原则上，反卷积技术有可能从被衍射完全模糊的图像中提取微小物体的形状，但图像中的噪声（最终是量子噪声）会阻碍完美的重建过程，减少可获取的关于小物体形状的信息量。最近，在量子层面重新审视了物体重建过程，发现通过向特定的横向模式（即成像系统传播的本征模式）注入非经典光，原则上可以提高超分辨率技术的性能，并且还获得了这种多模非经典光的精确生成方案，其简单性让人有信心在实际实验中有效实现量子增强的超分辨率技术。

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