通过空间解复用和单光子探测器实现亚衍射源分辨的实验研究

该团队通过实验展示了一种通用的、与参数无关的非对称光源区分测试方法。该方法利用空间模式解复用(SPADE)和单光子探测器,能够在远超过衍射极限的条件下区分微弱光源。该测试得到的假阴性率远低于衍射受限直接成像所能达到的水平。该团队的桌面实验装置灵感来源于系外行星探测问题,其目标是探测明亮光源附近是否存在微弱光源。研究人员提出了完整的理论模型,可处理任意模态串扰,并在不同光源间距和强度比范围内收集了实验数据。结果表明,在小间距和低强度比的相关场景下,SPADE相较于直接成像仍保持优势。值得注意的是,研究团队找到了一个实验上可实现的串扰阈值 \(C_{\mathrm{th}}\simeq 0.1\),低于该阈值时,假阴性率的指数增长速率仍远低于直接成像。例如,当串扰为 \(10^{-2}\) 时,为实现相同的错误率,SPADE所需的光子数比直接成像少一个数量级。这些结果证明,在存在实际缺陷和串扰的情况下,SPADE为亚衍射非对称假设检验提供了一种有效方法,为光子稀缺的成像任务铺平了道路。

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提交arXiv: 2026-05-15 13:12

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