糾纏光子對實現隱藏影像編碼

索邦大學巴黎奈米科學研究所的研究人員開發了一種新方法，將影像編碼為光子對的量子相關性，使其對傳統成像技術來說是不可見的。該研究是發表在日記中物理評論快報。

糾纏光子在各種量子光子學應用中發揮著至關重要的作用，包括和密碼學。這些光子可以透過稱為(SPDC) 內。在 SPDC 期間，來自高能量（藍色）泵浦雷射的光子被分成兩個低能量（紅外線）糾纏光子。

有些應用需要這些光子之間特定類型的量子相關性，使得在他們之上至關重要。這種控制可以透過調整泵浦雷射的特性，特別是其空間形狀來實現。為了探索這種可能性，索邦大學巴黎奈米科學研究所的研究人員提出了一種方法，用於構建給定物體形狀的糾纏光子的空間相關性。

實驗包括將要編碼的物體放置在位於晶體之前的透鏡的物平面中，然後使用第二個透鏡將其成像到相機上（圖 1a）。

如果沒有晶體，該設定是傳統的雙鏡頭成像系統：我們期望在相機上觀察物體的強度（倒置）影像。然而，在晶體存在的情況下，會發生 SPDC，在紅外線中產生一對糾纏光子。

如果僅透過光譜濾波器選擇這些對，則在累積許多光子後，在相機上獲得的強度會顯得均勻，並且不會顯示有關物體的資訊（圖 1b）。只有根據糾纏光子對之間的空間相關性重建物體的圖像（圖 1c），物體的圖像才會重新出現，這涉及到檢測每個光子相對於其糾纏孿生光子的位置。

重建這樣的影像需要單光子敏感相機以及客製化的演算法來識別每次採集中的光子重合併提取它們的空間相關性。

最初由藍色雷射光束傳送的物體影像因此被轉換為光子對的空間相關性。

正如 Chloé Vernière 博士一樣研究的學生和第一作者解釋說：「如果我們以通常的方式觀察光束，逐一計數光子以形成圖像，我們會得到沒有資訊的印象。但如果我們關注同時到達的光子光子並分析它們在空間上的分佈方式，就會出現一種模式。

Chloé 的論文導師和該研究的最後一位作者Hugo Defienne 補充道：「我們實際上正在使用一種尚未充分利用的光自由度——即光子之間的空間相關性——作為我們印刷圖像的畫布。

由於其靈活性和實驗簡單性，這種方法可以促進新成像協議的開發，並在量子通訊和密碼學等領域找到應用。

透過研究晶體的特性，甚至可以在單束光子對中編碼多個影像。透過將相機移動到不同的光學平面可以顯示這些影像，從而可以編碼更多資訊。