量子科技中心_量科网

瑞利衍射极限对直接成像系统的分辨率施加了根本性限制，阻碍了对非相干光源（如天文学中的星体和生物成像中的荧光团）的识别。量子传感领域最新研究表明，通过空间解复用技术（SPADE）和光子检测可突破该限制。值得注意的是，光子检测属于半经典探测策略——SPADE实现电磁场的线性变换，而光子检测进行光强测量。然而，对于任意强度分布和明亮光源的普适最优性尚未得到证实。该工作建立了被动线性光学系统收集任意强度非相干光的通用模型，并运用此框架计算了非相干源鉴别问题的量子切尔诺夫指数，重点分析了高斯点扩散函数亚衍射区域的若干特例。研究发现，在亚衍射区域SPADE测量并不总能达到量子切尔诺夫界限的饱和值，仅当满足协方差矩阵对易性等兼容条件时，量子最优性才成立。这些结果表明，针对特定非相干源的鉴别，可能需要集体测量才能达到终极量子切尔诺夫界限。对于完全普适的情况，该分析仍可用于寻找最佳SPADE配置——通常通过假设依赖的SPADE模式旋转来实现。该成果推动了量子极限光学鉴别理论的发展，在疾病诊断、自动化图像解析和星系识别等领域具有应用潜力。