基于纠缠双光子的量子成像方案(2)

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纠缠光子测量的非局域特性使得量子成像成为可能。用其中的一束纠缠光波束扫描照射目标对象，另一束与之纠缠的纠缠光波束就可以对照射的目标成像。扫描目标的纠缠光波束不需要高功率或高分辨率的，传感器只需接收第一束“探寻”纠缠光波束照射到目标对象后返回的光子，因此，探寻系统可以用一个简单的单像素探测器来完成，而高分辨率的图像处理通过不接触目标的第二束纠缠光波束完成。通过用一束纠缠光波束“探寻”目标对象并对其“探寻”过程的数据进行测量，“探寻”时纠缠光波束离散很小，在成像过程中使用另外一束没有照射物体的纠缠光波束和一个高分辨率照相机来复原那些信息。很显然，这种成像的过程是一种分布式的图像处理，即目标照射和信号收集与实际图像处理过程分别进行。

1988年，Klyshko首先从理论上提出利用纠缠光子对可以实现关联成像。美国马里兰大学的史砚华教授课题组基于量子纠缠，在量子成像方面做出了一系列出色的工作。1995年，他们通过BBO晶体的自发参量下转换过程获得了纠缠双光子作为光源，接收端通过双光子的符合测量观察到双光子纠缠源的量子几何成像[2]。如图1所示，自发参量下转换获得的纠缠双光子经过偏振分束器，分为信号光和闲置光。信号光这路称为物臂，放置物体于凸透镜后面，用聚焦透镜将透过物体的光子收集到点探测器中。图2给出了基于纠缠双光子量子成像的实验结果。图3是纠缠双光子量子成像的物理图像，闲置光那路称为参考臂，在其上的一个平面内通过符合计数来横向扫描探测。该成像满足高斯薄透镜成像公式