通过散射介质的纠缠增强成像

复杂介质中的散射会导致光线混叠,使图像模糊不清,从而影响从天文学到显微镜学等一系列应用。虽然计算算法和波前整形技术原则上可以利用光传播的近线性特性逆转这种混合效应,但实际反演过程极易受到诸多限制,如可控模式数量有限、噪声、损耗以及正向模型的不精确性。因此,这些方法仅在严格受控条件下有效,限制了其在实际成像中的应用价值。该研究团队提出了一种基于量子纠缠的新方法,无需反演散射过程即可实现复杂介质透射成像。该方法利用了量子纠缠的根本特性:光子关联能在多个测量基中保持的特性。通过调控散射层诱导的光学无序态来获取其中一个测量基,可通过输出端的符合检测重建隐藏在介质后任意物体的纠缠编码图像。而在相同条件下,经典成像方法仅能产生不含物体信息的散斑图案。该工作通过超越简单光学关联的量子纠缠独特性质,为复杂介质成像提供了全新范式,为恶劣环境下的量子增强成像与通信开辟了新途径。

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