記者從中國科學技術大學獲悉，中國科學院院士、中國科學技術大學郭光燦團隊在量子超表面圖像邊緣探測實驗研究中取得重要進展。郭光燦團隊的史保森教授、周志遠副教授等利用高品質偏振糾纏源和高效介質超表面，實現了待檢測圖像狀態在正常模式和邊緣探測模式遠程的開關切換，並且證實了在弱光場照明下，糾纏光子照明相對於直接單光子照明具有更高的信噪比。這項研究成果2020年年末在線發表於《科學進展》。
近年來，超表面材料與量子光學結合成為重要的研究方向，而邊緣探測是圖像處理過程中的一種常用手段。相較於傳統的數字邊緣提取方法，模擬邊緣提取方法具有更高速度和更低能耗，但此前在量子糾纏照明下的超表面器件邊緣探測還沒有出現相關研究。
本次研究過程中，科研人員用線偏振光照射超表面器件發生光自旋霍爾效應，使兩個圓偏振的出射光場在空間發生微小的平移，從而導致出射光場的中間部分是線偏振、邊緣部分是圓偏振，隨後通過檢偏器可以提取待成像物體的邊緣輪廓。
那麼，成像模式如何在正常模式和邊緣探測模式之間實現遠程切換？專家解釋說，可利用偏振糾纏光源中的一個光子進行照明，該光子含有兩種可能的偏振狀態，通過測量另外一個光子的狀態，用於照明的光子的偏振狀態也會隨之確定，因此通過遠程切換糾纏光子對中的用於觸發的光子的偏振狀態，就能切換不同的成像模式。
專家表示，該成果是量子超表面研究在圖像邊緣探測的一次嘗試，在圖像加密和隱寫上具有潛在應用。另外，在光子照明匱乏的場景，如酶反應跟蹤與生物活體細胞的觀察上，較高信噪比會表現出一定優勢。該工作將會促進更多的關於量子光學和超表面材料結合的相關研究。
文/吳長鋒
內容來自科技日報