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Laser & Optoelectronics Progress

基于数字全息的量子成像技术

杨怡谦 Yang Yiqian, 曹良才 Cao Liangcai

Published Jan 1, 2026• 2 citations
Publisher

Abstract

量子成像与数字全息的结合为实现高分辨率、低噪声和高灵敏度成像提供了新的路径。量子成像依托于纠缠光子和符合计数等量子关联效应，能够突破经典成像的衍射极限或探测器视场限制；数字全息则通过记录并数值重建光场的振幅与相位信息，能够实现三维、定量和动态的成像。当二者结合时，不仅能够在受限探测条件下实现振幅和相位重建，还能有效抑制噪声并提高成像分辨率。本文从基本物理机制出发，分析了量子成像和数字全息涉及的核心要素，包括量子光源、量子成像光路、符合计数、近场与远场衍射模型以及数字全息模型等。基于数字全息的量子成像技术可以实现光子态的可视化重建，在更少光子数下获取高质量图像，提高光子利用率，突破探测器视场限制，并展现非局域干涉与无标记成像等独特优势。随着器件、算法与系统结构的不断进步，数字全息理论与技术有望为量子成像和量子计算的实现与应用提供重要支撑。

DOI
10.3788/lop251918

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10.53_时间纠缠相位预言与实验建议_CN_260812

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时间纠缠理论预言:双光子干涉(二阶关联)条纹相对几何预期存在附加相位偏移 δ_φ,其值介于 0 与 ½log2(≈0.347 rad)之间,来源于两个探测时刻之间由谱条件约束的时间纠缠熵;标准量子光学理论(包括 arXiv:2403.04432 的完整时间-能量纠缠形式)预言该偏移恒为零。本文给出该预言的实验建议——双光子双缝干涉(双光子杨氏干涉):405 nm 激光二极管泵浦 BBO 晶体产生 810 nm 简并纠缠对,通过教学双缝后由两路 SiPM 符合计数;同步扫描探测器位置,对符合计数做 Fourier 分解,同时提取单光子频率项与双光子频率项条纹相位。判别判据:双光子频率条纹相对几何预期整组平移(上限 0.347 rad ≈ 0.22 mm)、单光子频率分量反向偏移、差条纹零偏移(对称性对照)、平移量与装置几何无关。装置全部由市售组件构成(约 4000 元),测量约 1–2 小时;此前所有双光子杨氏实验均未标定条纹绝对相位,本检验为文献空白。

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固体材料中的单光子源是利用固态材料中的点缺陷或激子产生单光子辐射的一种量子光源，这类光源具有高稳定性、易于操作、高集成度和高效率等优点，在量子信息处理、量子传感和量子光学等领域具有广泛的应用前景。本文首先对不同类型的新型固态材料中的单光子源进行分类介绍和优劣比较，并重点探讨调控单光子源性能的常见方法和技术，包括应力工程、温度调控、电场调谐和表面等离激元耦合等。然后介绍了新型固体材料中单光子源在集成光芯片方面的最新进展与挑战，以及在量子通信、量子计算和量子密钥分发等方面的应用实例。最后总结了该研究领域目前存在的挑战和未来的发展方向，旨在为读者提供关于新型固态材料单光子源的全面而简明的概述。

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