光學(xué)相位檢索和成像出現(xiàn)在各種各樣的科學(xué)領(lǐng)域，如準(zhǔn)透明生物樣品的成像或納米結(jié)構(gòu)的計量表征，例如，在半導(dǎo)體工業(yè)中。在基本層面上，經(jīng)典系統(tǒng)成像精度的限制來自于照明光的固有波動，因為形成它的光子是由傳統(tǒng)光源隨機(jī)發(fā)射的，并且彼此獨立。

光束中的量子相關(guān)，光子在其中表現(xiàn)出一定的合作，可以超越這些限制。雖然通過一階干涉在相位估計中獲得的量子優(yōu)勢已經(jīng)得到了很好的理解，但干涉方案不適合多參數(shù)寬場成像，需要對擴(kuò)展樣品進(jìn)行光柵掃描。

在《光科學(xué)與應(yīng)用》雜志上發(fā)表的一篇新論文中，來自意大利國家計量研究所(INRiM)量子光學(xué)小組和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院成像物理系光學(xué)研究小組的科學(xué)家們開發(fā)了一種利用量子相關(guān)性的技術(shù)，以非干涉的方式增強(qiáng)相剖的成像。

實驗方案

該方案可直接應(yīng)用于寬視場透射顯微鏡設(shè)置，以獲得實時的全視場相位恢復(fù)，并且本質(zhì)上比干涉設(shè)置更穩(wěn)定。靈敏度的增強(qiáng)有可能從樣品中檢索到更多的信息，而不是在一個固定的光子曝光下，或者在一個固定的測量時間。

科學(xué)家們使用的兩個主要成分是所謂的“強(qiáng)度傳輸方程”(TIE)相位檢索，這是一種在經(jīng)典領(lǐng)域中得到充分探索的算法，用于從強(qiáng)度直接測量中檢索相位信息;和一對糾纏的光束。這兩束光束之間的量子相關(guān)性非常強(qiáng)，以至于它們在單光子水平上是相同的。研究人員利用這種相關(guān)性來減少探測光的固有噪聲波動，從而獲得更清晰的圖像和更準(zhǔn)確的相位估計。

量子資源，如糾纏和壓縮，已被證明有助于增強(qiáng)各種傳感應(yīng)用，如成像、干涉相位估計、目標(biāo)檢測和測距等�？茖W(xué)家們評論說：“我們的建議為這一廣闊的全景帶來了另一項貢獻(xiàn)，它表明，通過使用目前在實驗室中常規(guī)可用的量子相關(guān)性，可以顯著提高研究得非常充分的TIE相位檢索經(jīng)典方案，顯示出相對短期應(yīng)用的潛力�！�

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