二维空间中任意强度的两个非相干光源的超分辨率
长期以来,瑞利判据一直是经典光学成像分辨率的基本限制。然而,量子计量学的最新进展催生了量子超分辨技术,该技术能突破瑞利极限,以非零精度估计非相干点光源对的间距。对于二维光学系统,两点源间整体间距(即距离)的精度极限至今仍属未知。本研究通过多参数量子估计理论,在二维成像系统中探究了任意强度非相干点光源间距离的估计精度,获得了距离的终极估计精度,并证明当距离趋近零时该精度仍保持非零值,从而突破了瑞利判据。研究进一步表明:若两点源的点扩散函数不具备圆对称性,沿特定方向排列点源可提升精度,同时确定了点源间最优相对方位角及距离的最高估计精度。除距离估计外,研究还考察了两非相干点源间相对方位角的量子估计。一个惊人发现是:方位角精度极限随距离呈二次方衰减,这意味着当两点源足够接近时,方位角将无法解析,此时量子超分辨技术亦无能为力。这揭示了多维量子成像中非相干点源可分辨性的新基础限制——该限制无法通过优化量子测量来克服。
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