樸茨茅斯大學的新研究為解決經(jīng)典成像系統(tǒng)長期面臨的難題——如何更好地區(qū)分兩個相鄰光源——提供了一種可能路徑。這項發(fā)表在《物理評論應(yīng)用》的研究，利用量子物理原理估算發(fā)光物體間的微小間距，未來或可應(yīng)用于顯微技術(shù)、天文學及遙感等領(lǐng)域。

該研究展示，通過相對簡單的量子裝置即可突破傳統(tǒng)分辨率極限——這種限制源于百余年前提出的瑞利準則。研究負責人、樸茨茅斯大學量子科學技術(shù)中心主任Vincenzo Tamma教授解釋道："理論上，我們通過測量分束器中兩個熱源光子與實驗室制備參考光子之間的干涉，就能實現(xiàn)超分辨率測量遙遠微弱熱源之間的橫向間距。"

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雙光子干涉儀

"雖然這一設(shè)想尚未實驗驗證，但我們的研究表明，利用現(xiàn)有技術(shù)無需復雜光學元件即可高效實現(xiàn)。"該方法通過在分束器輸出端設(shè)置兩個遠場位置分辨相機，觀測雙光子干涉現(xiàn)象。通過分析光子是同相機還是異相機被探測及其具體位置，科學家能測量傳統(tǒng)成像無法分辨的微距光源間距。

研究團隊基于理想條件的模擬和理論建模指出，即使光源間距遠低于傳統(tǒng)分辨率極限，該方法仍能有效工作。盡管未考慮實際噪聲、光子損耗等現(xiàn)實因素，但該方案因無需復雜光學元件而極具實驗前景。

Tamma教授表示："這可能是突破經(jīng)典成像分辨率限制的有效途徑。若在實踐中驗證成功，將提供更簡潔的成像銳化方案。但我們?nèi)孕铚y試該方法在非理想實驗環(huán)境中的表現(xiàn)。"

相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.23.054033