近期,微云全息(NASDAQ:HOLO)在非局域效應的量子增強成像領域取得了重要進展。該成果不僅在實驗室環境中得到驗證,在實際技術實施方面也展現出超越傳統成像的優勢。與傳統相位成像系統相比,微云全息利用基于時頻糾纏的量子增強全息 LiDAR,成功實現了 40dB 的信噪比(SNR)。信噪比在生物學、通信科技等眾多領域應用廣泛,反映在成像畫質上,即表現為畫面清晰、無噪點。微云全息本次借助光子對的時間相關性,結合專用掃描收集光學組件,能夠在噪聲環境中對非反射目標進行成像。


在 LiDAR 及其他成像應用中,量子照明(QI)被視為應對環境噪聲的解決方案。理論上,與使用相干態檢測相比,QI 能帶來顯著改進。然而,目前無論采用何種方法,QI 的實驗效果均未能達到理論預期。對于 QI 和傳統相干檢測而言,所使用的狀態須具備穩定相位,但實際中保持相互作用波的鎖相極為困難。微云全息通過利用量子時間相關性,成功將目標與全息 LiDAR 的背景噪聲區分開來。通過在時間和頻率間旋轉測量,能夠放大探針參考時間的不確定性,同時維持相同程度的相關性。這使得充分利用探針參考相關性來區分目標和背景噪聲成為可能。不相關噪聲遠超出探測器的不確定性范圍,隨后在合適的時間窗口內可過濾掉與信號不再重疊的噪聲。通過該方法,與使用相同探頭功率的相位不敏感傳統目標檢測相比,信噪比可提高多達 40dB。此方法不僅保留了目標檢測方案易于實現的特點,還增加了探測器飽和前可容忍的噪聲功率。


微云全息首先通過飛秒泵浦自發參數下轉換(SPDC)產生非經典的時間相關光子對。其中,探針光子被發射到環境中,參考光子則在本地存儲。探針光子在傳播至目標及返回過程中會產生損耗,導致探針光束中的預期光子數減少。在傳播過程中,環境噪聲會耦合到探針路徑中。若噪聲與探針光子具有相同的光譜 / 時間分布,對探針 / 噪聲光子施加異常色散,這將拓寬探針 / 噪聲光子的時間分布,降低在有限時間窗口內檢測到光子的概率。同時,對參考光子施加等量的正態色散,同樣拓寬其時間分布。隨后在兩條路徑上進行負荷測量。由于探針和參考光子間的量子相關性,色散影響相互抵消,符合測量結果如同光子未被色散。利用糾纏光子的非局域色散消除了色散影響。相反,噪聲和參考光子僅存在經典相關性,色散效應導致符合峰變寬。通過選擇合適的時間窗口,可降低測量噪聲光子與參考光子間假符合的概率,而測量探針光子與參考光子間真實符合的概率基本不變,從而實現更高的精度。


為實現全息 LiDAR 的 3D 全息成像功能,微云全息設計了一種基于非局域效應的量子全息 LiDAR 設備,用于與單模光纖(SMF)耦合超導納米線探測器配合使用。將來自 SPDC 光源的探頭光子準直至一對振鏡上,進而將探測光子引導至目標物體。通過使用負彎月透鏡減少角度偏移。除了探針和參考光子間的時間延遲,利用探針光子的恒定速度,能夠解析目標的深度相位信息,從而實現 3D 全息成像。


 


微云全息(NASDAQ:HOLO)基于非局域效應的量子全息 LiDAR 技術能有效提升全息 LiDAR 的信噪比,信噪比越高,背景噪聲越低,進而提高全息 LiDAR 的性能與識別度,使全息 LiDAR 的應用更加高效、廣泛。


 


來源:媒介聯盟
原標題:微云全息(NASDAQ:HOLO):非局域效應下量子全息 LiDAR 開啟新篇章