量子成像方法、量子成像系统技术方案

本发明专利技术提供一种量子成像方法、量子成像系统，属于量子成像技术领域，其可解决现有的量子成像方法中，成像效果差的问题。本发明专利技术的量子成像方法，包括：产生两束混沌激光；将两束所述混沌激光分为第一信号光和第二信号光，并将所述第一信号光照射物体；将照射物体后的第一信号光与所述第二信号光进行关联测量，得到关联结果；根据所述关联结果，获取物体的相位信息；根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像。

【技术实现步骤摘要】
量子成像方法、量子成像系统
本专利技术属于量子成像
，具体涉及一种量子成像方法、量子成像系统。
技术介绍
量子光学是一个发展非常迅速的领域，吸引了人们的大量注意。一方面，人们利用一些光量子态实现了量子隐态传输、量子密钥、量子计算、量子精密测量等多种量子信息的处理过程；另一方面，量子力学中的海森堡不确定关系决定了任何测量都存在一个极限：标准量子极限(Standardquantumlimit，SNL)，又称为散粒噪声极限(Shotnoiselimit，SNL)。除了标准量子极限以外，还存在一个更高的海森堡极限(Heisenberglimit，HL)。传统的测量技术并不能达到这个极限，只能接近标准的量子极限。量子成像是量子光学的一个重要分支，是研究在光场量子特性下所能达到的光学成像极限的问题。不同于经典成像，量子成像是利用光场的量子力学性质和其内禀并行特点，在量子水平上发展出新的光学成像和量子信息并行处理技术。相对于传统光学成像技术中通过记录辐射场的光强分布从而获取目标的图像信息的方法，量子成像则是通过利用、控制(或模拟)辐射场的量子涨落来得到物体的图像。但现有技术中至少存在如下问题：在现有的量子成像方法中，将光源分成一束信号光和一束空闲光，只通过一束信号光进行成像，导致成像效果较差。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种量子成像效果更好的量子成像方法、量子成像系统。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种量子成像方法，包括：产生两束混沌激光；将两束所述混沌激光分为第一信号光和第二信号光，并将所述第一信号光照射物体；将照射物体后的第一信号光与所述第二信号光进行关联测量，得到关联结果；根据所述关联结果，获取物体的相位信息；根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像。其中，所述根据所述关联结果，获取物体的相位信息包括：根据所述关联结果，通过贝叶斯分析算法获取物体的相位信息。其中，所述根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像包括：根据所述物体的相位信息，利用数字信号处理技术，获得所述物体的图像。作为另一技术方案，本专利技术还提供一种量子成像系统，包括：激光器，用于产生两束混沌激光；第一分光装置，用于将两束所述混沌激光分为第一信号光和第二信号光；光学镜，用于对所述第一信号光进行反射，以使所述第一信号光照射物体后射向第二分光装置；用于对所述第二信号光进行反射，以使所述第二信号光射向所述第二分光装置；第二分光装置，用于将所述第二信号光与照射物体后的所述第一信号光进行关联测量，得到关联结果；第一检测装置，用于根据所述关联结果，获取所述物体的相位信息，并将所述物体的相位信息发送至数据处理装置；第二检测装置，用于获取所述第二信号光的相位信息，并将所述第二信号光的相位信息发送至所述数据处理装置；数据处理装置，用于根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像。其中，所述光学镜包括：第一光学镜和第二光学镜；第一光学镜，用于对所述第一信号光进行反射，以使所述第一信号光照射物体后射向第二分光装置；第二光学镜，用于对所述第二信号光进行反射和透射，以使部分所述第二信号光射向所述第二分光装置，另一部分所述第二信号光射向所述第二检测装置。其中，所述第一检测装置具体用于根据所述关联结果，利用贝叶斯分析算法，获取所述物体的相位信息，并将所述物体的相位信息发送至所述数据处理装置。其中，所述数据处理装置，具体用于根据所述物体的相位信息，利用数字信号处理技术，获得所述物体的图像。本专利技术的量子成像方法、量子成像系统中，该量子成像方法包括：产生两束混沌激光；将两束混沌激光分为第一信号光和第二信号光，并将第一信号光照射物体；将照射物体后的第一信号光与第二信号光进行关联测量，得到关联结果；根据关联结果，获取物体的相位信息；根据物体的相位信息，获得物体的图像。在本专利技术中，通过使用两路信号光，能够得到更多的相位信息，提高量子成像效果。附图说明图1为本专利技术的实施例1的量子成像方法的流程示意图；图2为本专利技术的实施例2的量子成像系统的结构示意图；图3为本专利技术的实施例3的量子成像系统的结构示意图；其中，附图标记为：1、激光器；2、第一分光装置；3、光学镜；31、第一光学镜；32、第二光学镜；4、第二分光装置；5、第一检测装置；6、数据处理装置；7、第二检测装置；S、物体。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：请参照图1，本实施例提供一种量子成像方法，包括：步骤S1，产生两束混沌激光。具体地，在本实施例中，存在两个混沌激光源，每个激光源分别产生一束混沌激光。步骤S2，将两束混沌激光分为第一信号光和第二信号光，并将第一信号光照射物体。在本实施例中，两束混沌激光分别照射到第一分光装置上，两束混沌激光在所述第一分光装置上产生纠缠，每条混沌激光均有部分光线被反射，另一部分光线被透射，其中，第一束混沌激光中的反射光线和第二束混沌激光中的透射光线组成第一信号光，第一束混沌激光中的透射光线和第二束混沌激光中的反射光线组成第二信号光；随后，使第一信号光照射到物体上。对于一个量子成像系统来说，它的相位测量精度下限可由量子克拉美罗界(QuantumCarmér-RaoBound，QCRB)给出其中，FQ为量子费希尔信息。对于一个理想量子系统，可以用量子态描述量子系统的状态。量子态可以用矢量空间的态矢量设定|Ψ＞in，当输出态为纯态时，其量子费希尔信息可以简化为：FQ＝4(in＜Ψ′|Ψ′＞in-|in＜Ψ′|Ψ＞in|2).(2)其中，可得到马赫-曾德干涉仪一般输入态的量子费希尔信息，利用式其中和分别表示经过第一分光装置的光路、经过相位相移的光路和经过第二分光装置的光路，其中三个分量分别为：其中，分别为a,b两个模式的湮灭算符。可将式(2)重新写为：当一束信号光α的输入态为|α>1|0>2时，利用和则该信号光α的量子费希尔信息为当该信号光α的输入态为相干真空态时，其中，为平均光子数；当信号光输入态为当输入态为|α＞1|0>2+|0>1|β>2时，利用两束信号光α和β的量子费希尔信息为因此，通过将式(4)和式(5)进行比较可知：FQ,αβ＞FQ,α，其中，α和β分别代表一路信号光。通过上式可知，使用两路信号光的量子费希尔信息大于现有技术中仅使用一路信号光的量子费希尔信息，即两路信号光所携带的相位信息更多，因此，在本实施例中，通过使用两路信号光，能够得到更多的相位信息，提高量子成像效果。步骤S3，将照射物体后的第一信号光与第二信号光进行关联测量，得到关联结果。步骤S4，根据关联结果，获取物体的相位信息。具体地，根据关联结果，通过贝叶斯分析算法获取物体的相位信息。步骤S4通过贝叶斯分析算法获取物体的相位信息具体为：贝叶斯理论在频谱分析中用到的基本公式为：其中，H为待检验的模型，D为数据，I为先验信息。P(H/I)为给出先验信息的条件下模型的先验概率；P(D/I)为数据的先验概率；P(D/H，I)为给出模型和先验信息后数据的直接概率。由上述(6)式可得到：希望得到的是物体的相位后验概率密度函数所以对式(6)中的光子数n进行积分，得到相位的分布函数由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子成像方法，其特征在于，包括：产生两束混沌激光；将两束所述混沌激光分为第一信号光和第二信号光，并将所述第一信号光照射物体；将照射物体后的第一信号光与所述第二信号光进行关联测量，得到关联结果；根据所述关联结果，获取物体的相位信息；根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像。

【技术特征摘要】
1.一种量子成像方法，其特征在于，包括：产生两束混沌激光；将两束所述混沌激光分为第一信号光和第二信号光，并将所述第一信号光照射物体；将照射物体后的第一信号光与所述第二信号光进行关联测量，得到关联结果；根据所述关联结果，获取物体的相位信息；根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像。2.根据权利要求1所述的量子成像方法，其特征在于，所述根据所述关联结果，获取物体的相位信息包括：根据所述关联结果，通过贝叶斯分析算法获取物体的相位信息。3.根据权利要求1所述的量子成像方法，其特征在于，所述根据所述物体的相位信息，获得所述物体的图像包括：根据所述物体的相位信息，利用数字信号处理技术，获得所述物体的图像。4.一种量子成像系统，其特征在于，包括：激光器，用于产生两束混沌激光；第一分光装置，用于将所述两束混沌激光分为第一信号光和第二信号光；光学镜，用于对所述第一信号光进行反射，以使所述第一信号光照射物体后射向第二分光装置；用于对所述第二信号光进行反射，以使所述第二信号光射向所述第二分光装置；第二分光装置，用于将所述第二信号光与照射物体后的所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渊明，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11