量子“鬼成像”首次成功利用阳光实现

近期研究表明，自发参量下转换（SPDC）并不严格依赖完全相干的激光，部分相干光（如阳光）同样能产生关联光子对，并将自身的部分相干特性传递给新生光子。这引发了一个关键问题：能否直接用阳光驱动SPDC？厦门大学张武宏、陈丽香团队在《Advanced Photonics》上报道了首个成功案例。他们设计了一套全自动太阳跟踪装置（类似赤道式望远镜支架），将阳光耦合进20米长的塑料多模光纤，导入暗室后泵浦周期性极化磷酸氧钛钾（PPKTP）非线性晶体。尽管阳光亮度、方向和位置持续波动，系统仍稳定生成具有强空间位置关联的光子对。研究人员用这些光子开展鬼成像实验——一种不依赖直接空间探测、仅靠光子关联性重构图像的量子成像技术。结果显示：阳光系统的鬼成像可见度达90.7%，接近同功率405纳米激光器的95.5%；不仅能实现双缝成像，还能清晰重建复杂的二维“鬼脸”图像。研究指出，阳光宽光谱特性有助于晶体内部实现准相位匹配，从而高效产生大量位置关联光子对；通过长时间数据累积，信噪比与对比度信噪比均显著提升，证明系统能有效抵御自然光照波动。这是全球首个完全无源（无需激光、无需外接电源）的阳光驱动SPDC与鬼成像集成系统。未来，该技术有望应用于野外监测、极地科考、近地轨道甚至深空探测等难以部署传统激光设备的场景。研究人员还指出，结合更高效的聚光技术、新型晶体设计，以及压缩感知、机器学习等先进图像重建算法，可进一步提升成像质量与速度，加速该技术走向实用化。