阳光也能做量子鬼成像：厦门大学团队创下量子光学新纪录

科学家成功实现了曾经被认为几乎不可能的事情：仅利用普通阳光产生量子关联光子对，并完成了高质量的"鬼成像"。由厦门大学陈理想和张吴红领导的团队在《先进光子学》（Advanced Photonics）期刊上报导了这一突破性成果，阳光驱动装置的鬼成像可见度达到90.7%，接近传统激光器95.5%的水平。

突破传统认知的光学实验

关联光子对和纠缠光子对是量子光学的重要工具，通常通过自发参量下转换（SPDC）过程产生——需要将高功率、高稳定性的激光射入非线性晶体。由于SPDC严重依赖相干激光，长期以来研究人员认为该技术无法在精密控制的实验室环境之外应用。

然而，最近的研究表明SPDC实际上并不需要完美的相干光。这一发现引出了一个大胆的问题：阳光本身能否被用来产生关联光子对？阳光的优势在于不需要电力或复杂的实验室设备，理论上可在偏远地区甚至太空中运行。

太阳跟踪与光纤传输系统

将阳光转化为可用的SPDC光源面临重大障碍——到达地球的阳光在亮度、方向和位置上不断波动，难以维持精密的对准。研究团队设计了一套自动太阳跟踪系统（类似赤道式望远镜支架），持续跟踪太阳并将阳光导入20米长的塑料多模光纤，传输到室内暗实验室中泵浦PPKTP非线性晶体。

尽管自然阳光存在不稳定性，该装置仍成功产生了具有强位置关联的光子对。在鬼成像测试中，阳光驱动系统不仅完成了简单的双缝成像，还成功重建了更精细的二维"鬼脸"图像。

全无源量子成像的未来

阳光的宽光谱实际上有助于支持非线性晶体内的准相位匹配，从而产生大量位置关联光子对。通过长时间数据采集提高信噪比后，系统展现出稳定的性能表现。

该实验首次成功展示了阳光泵浦SPDC与鬼成像的结合，通过消除对激光和外部电力的需求，创造了完全无源的关联光子对源。研究人员认为，这项技术对未来偏远环境或天基应用的量子成像和量子信息系统可能特别有用。阳光收集、晶体工程和图像重建方法（包括压缩感知和机器学习）的进步，可进一步提高图像质量与成像速度。

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