据外媒报道，2020年2月27日，史蒂文斯理工学院的研究人员创建了一个3D成像系统，该系统利用光的量子特性创建的图像比当前技术创建的图像的清晰度要高40,000倍。这项研究可以实现更好的激光雷达传感和检测、卫星测绘系统、深空通信和人体视网膜的医学成像。
即使有覆盖物体的网格屏幕（顶部），史蒂文斯量子3D成像技术生成的图像也比当前技术（底部）清晰4万倍（中间）。史蒂文斯理工学院提供。
这项技术是首次使用量子参数模式排序（QPMS）方法来降低单光子噪声的真实演示，该方法是由史蒂文斯量子科学与工程中心主任黄玉平（Yuping Huang）及其团队在2017年的一篇自然论文中首次提出的。与大多数依赖于基于软件的后处理来清理噪声图像的噪声过滤工具不同，QPMS通过奇异的非线性光学检查光的量子特征，以在传感器本身的水平上创建指数级的更清晰图像。
黄玉平说：“我们的传感器越敏感，它们对背景噪声就越敏感。这就是我们现在要解决的问题。”黄玉平和他的团队开发的成像系统能够区分返回的光子和来自环境光源的有害的噪声光子，从而即使产生每个信号的光子被34倍的噪声光子淹没，也可以产生清晰的3D图像。
该研究的主要作者、史蒂文斯博士候选人帕特里克·雷恩（Patrick Rehain）表示：“通过清理初始光子检测，我们正在嘈杂的环境中突破精确3D成像的极限。我们已经证明，与目前最先进的成像技术相比，我们可以减少大约40,000倍的噪声。我们并没有试图与计算方法竞争，而是给它们提供了新的工作平台。”
这种基于硬件的方法有助于在计算密集型后处理不可能的噪声环境中使用激光雷达。该技术还可以与基于软件的降噪技术相结合，以获得更好的效果。QPMS降噪可以使激光雷达在30公里范围内产生精确、详细的三维图像。它还可以用于深空通信，在那里，太阳刺眼的强光通常会淹没远处的激光脉冲。
通过实现几乎无噪声的单光子成像，史蒂文斯成像系统将帮助研究人员利用几乎看不见的微弱激光束，创建清晰、高度详细的人类视网膜图像，而这些激光束不会损坏眼睛的敏感组织。黄玉平表明，“单光子成像领域正在蓬勃发展，但我们已经很久没有看到在减少噪音方面取得如此大的进步，以及它能给如此多的技术带来的好处。”
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