除了基於糾纏光子對的符合計數成像和基於熱光場的強度關聯成像之外,另一個與量子成像密不可分的概念是單像素成像,又稱計算關聯成像。
2008年,Shapiro從理論上證實了量子成像中閒置光一路的信息可以通過對光場的計算得出,因此並不是量子成像所必須的,該理論的可行性隨後得以證實。
計算關聯成像中光源可由雷射照射空間光調製器產生強度漲落光場,這一過程由計算機控制,因此閒置光一路的光強、相位等理論測量值已知,實驗中無需包含空間探測器的閒置光一路,只需一個無空間分辨能力的桶探測器即可成像。
將桶探測器收集到的光強信號和空間光調製器的理論數據進行符合關聯運算,即可得到最終的像。單像素成像方法由於少了一路閒置光,較普通量子關聯成像方法而言,實驗光路更簡單,因此實用性和可操作性更強。
1.3量子成像的優勢
與傳統成像方式相比,量子關聯成像凸顯出了明顯的優勢:
(1)成像解析度高。經典成像受限於瑞利衍射極限,而亞波長幹涉現象的發現預示著量子成像可以實現超越衍射極限的超分辨成像。對於N個糾纏光源的系統,Boto等於1999年證實了其在理論上可將成像解析度提高N倍。
(2)非局域成像,抗幹擾能力強。首先,量子成像中「物的探測」與「像的重建」是分開進行的,並且可以用非空間探測器(桶探測器或單像素探測器)獲取物體的空間信息。
其次,量子成像可以實現非相干光源的相干成像,因此成像結果不受光路擾動影響,在一定程度上可以消除大氣湍流和散射介質對成像的幹擾,提高成像的抗幹擾能力。