中国科学技术大学实现量子椭圆偏振

中国科学技术大学郭光灿院士团队史保森教授、周志远副教授课题组将优质偏振纠缠灯源与经典偏振成像技术相结合，在暗光下观察周期性分布的各种材料的双折射特性，表明该系统在相同的光强环境下比经典检测系统具有更高的检测准确性和抗杂散光干扰能力。该结果最近在网上发表《Npj 量子信息》。

偏振成像技术可以捕捉到材料上与偏振相关的特征，显著增强传统显像中难以区分的背景和目标对比度，并可以测量光学常数、手性特征、应力应变分布等常规显像无法检测的数据。其应用范围包括基础物理研究、目标识别、应力检测、生物医学诊断和遥感等前沿领域。在偏振成像中引入量子灯源照明，为提高测量精度开辟了新的途径，特别是在低照度领域。研究人员在理论和实验中证实，特定的量子灯源在相同的光照特征下具有突破标准量子极限的量子极限。

史保森、周志远等人长期从事基于非线性过程的非经典量子光源的制备和应用研究。目前，量子光源已应用于量子超表面边缘检测和偏振干涉仪中的光子干预行为研究。在这项工作中，团队将在偏振缠绕量子光源的制备和表征方面的优势引入到经典的亮度偏振检测系统中，通过结构控制端和测量端分离的两个偏振检测结构，完成了量子椭偏振成像系统的构建。本工作选用各种具有周期性双折射特性的材料作为样品，以结构相似度为标准。

此外，团队在远程控制入射偏振态方面，利用纠缠灯源特有的非局域性显示了系统的特点，促使量子椭偏系统在检测过程中对测量光路的影响降到更低的水平，有利于检测结果的稳定性，适用于一些无法到达或易扰动的复杂检测环境。

据研究人员介绍，这项工作是量子纠缠和偏振成像相结合的有趣尝试。通过结合两个领域各自的优势，该系统有望在感光膜材料的偏振特性检验、无接触、微创生物医学偏振成像、复杂天气环境下的目标识别等方面实现潜在应用。