量子成像

量子成像是量子光学的一个新的子领域，它利用量子相关关系，如电磁场的量子纠缠，以便对物体进行成像，其分辨率或其他成像标准超出了经典光学中的可能。

量子成像的例子有量子幽灵成像、量子光刻、亚射影噪声成像和量子传感。量子成像有朝一日可能有助于在量子计算机中存储数据模式和传输大量高度安全的加密信息。

量子力学表明，光在其特征中具有固有的"不确定性"，表现为其属性中的瞬时波动。控制这些波动--它们代表了一种"噪音"--可以改善对微弱物体的探测，产生更好的放大图像，并使工作人员能够更准确地定位激光束。

量子成像可以用不同的方法完成。

一种方法是利用自由电子激光器的散射光。这种方法将光转换为准单色的伪热光。

另一种被称为无交互作用成像的方法是在不吸收光子的情况下定位一个物体。还有一种量子成像的方法被称为幽灵成像。这个过程使用一个光子对来定义一个图像。图像是由两个光子之间的相关关系产生的，相关关系越强，分辨率越高。

量子光刻是量子成像的一种类型，它关注光子的各个方面，以超越经典光刻的极限。使用纠缠的光，有效的分辨率会比瑞利极限小N倍另一项研究确定，拉曼脉冲产生的波有更窄的峰值，其宽度比经典光刻技术的衍射极限小四倍。

量子光刻技术在通信和计算方面有潜在的应用。另一种类型的量子成像被称为量子计量学，或量子传感。这个过程本质上是达到比经典光学更高的精度水平的方法。

它利用量子（单个能量包）的优势来创造测量单位。通过这样做，量子计量学提高了精度的极限，超越了经典的尝试。

在光子学和量子光学中，量子传感器通常建立在连续变量系统上，即以连续自由度为特征的量子系统，如位置和动量四分仪。基本的工作机制通常依赖于使用具有挤压或双模式纠缠的光的状态。这些状态对记录物理转换特别敏感，最终通过干涉测量检测出来。

许多执行量子计量学的程序需要对光的测量有确定性。一个绝 对的光子源就是知道光子的来源，这有助于确定哪些测量与被成像的样品有关。接近绝 对光子源的最佳方法是通过自发参量下转换（SPDC）。巧合测量是减少环境噪音的一个关键组成部分，因为它考虑到了入射光子的数量与光子数的关系。然而，这并不是一个完美的系统，因为通过对光子的不准确检测，误差仍然存在。

经典椭圆仪是一种薄膜材料表征方法，用于确定光照在材料上产生的反射率、相移和厚度。虽然，它只能有效地使用，如果属性是已知的，供用户参考和校准。

量子椭圆仪有一个明显的优势，即不要求材料的属性在校准时有明确的定义。这是因为任何检测到的光子已经与另一个检测到的光子有了相对的相位关系，保证了测量的光是来自被研究的材料。

量子光学相干断层成像（QOCT）光学相干断层成像使用带有距离可调镜的迈克尔逊干涉仪。相干的光通过一个分光器，其中一个路径打在镜子上然后打在探测器上，另一个路径打在样品上然后反射到探测器上。

量子模拟使用相同的前提，即纠缠光子和Hong-Ou-Mandel干涉仪。检测到的光子的重合计数允许更多可识别的干扰，导致更少的噪音和更高的分辨率。

随着量子成像研究的继续，越来越多的现实世界方法出现。其中两个重要的方法是幽灵成像和量子照明。