基于二维相机上峰度差加权协方差的量子成像

基于相机的量子成像技术通过自发参量下转换(SPDC)探测空间关联的光子对。传统协方差方法通常需要数万帧图像才能从噪声中提取微弱的关联信号。虽然增加晶体厚度可提升光子通量,但厚晶体中多个发射位置会产生光子对,从而形成具有复杂配对几何结构的多重关联中心。此外,传统协方差方法假定单一预选关联中心,无法充分利用这些分布式的关联特性。该团队证明,峰度差——一种衡量尾部相似性的四阶统计量——即使在相关系数较低的情况下也能有效区分关联像素对。通过绝对值峰度差的指数函数对协方差进行加权,可在保留真实符合事件的同时选择对称像素。这种峰度加权方法能自动识别宽搜索区域内的关联像素对,并适应多种配对几何结构,无需精确的关联中心校准。在5000帧图像条件下,该方法的对比度噪声比(CNR)超过7,而标准协方差方法低于2。与标准协方差相比,该方法将采集时间缩短了40倍,可为稀疏关联光子条件下的实用量子成像提供可行方案。
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提交arXiv: 2026-06-30 00:42

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