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想赶上一个光子?通过沉默的阳光开始

光的突破性使用量子特性,以提高古怪的3D成像,铺平了道路增强性能的自动驾驶汽车,医疗成像和深空通信

太阳城网站网址创建三维成像技术的量子这铺平了道路,自驾驶汽车,人的视网膜和深空通信的医疗成像前所未有的性能的方式。

(霍博肯,新泽西州 - 2月24日,2020年) - 研究 在太阳城网站网址已经创建了一个三维成像系统,利用光的量子到资产的图像创建40000次保鲜盒比目前的技术,铺平了道路以前从未激光雷达看到传感和检测自动驾驶汽车,卫星测绘系统,深孔空间通信和人的视网膜的医学成像。 

这项工作,由玉屏黄,在史蒂文斯中心的量子科学与工程主任的带领下,地址有问题,激光雷达几十年的历史,它在遥远的目标激发激光器的反射光然后检测。而光检测器在系统中使用的这些敏感足以创建从几光子详细的图像 - 光微乎其微的颗粒,该信息可被编码使用 - 这很难从激光光亮背景片段区分的反射光:如阳光。

“我们的传感器获得的更敏感,越敏感,噪音他们成为背景下,”黄说,他的作品出现在二月。 17先进的在线  问题在于 自然通讯. “这就是现在我们正在努力解决这个问题。” 

即使覆盖对象(顶部)的网筛,史蒂文斯量子三维成像技术可以产生比现有技术(下)图像更清晰40,000(中间)。

该技术是使用称为量子参数排序模式,或QPMs方法,这是首次由黄某提议和他的团队在一个单光子降噪的第一真实世界演示 2017 性质。与大多数噪声过滤工具,它依赖于基于软件的后期处理,通过光的异国情调量子清理图像噪点,QPMs检查非线性光学签名,在传感器本身的级别上创建一个指数清洁图像。 

检测特定信息承载光子际的背景噪声的轰鸣声就像是试图从采摘暴风雪一个雪花 - 而这正是黄的研究小组已经成功地做到。黄和同事描述了用于压印特定量子特性到激光的出射脉冲,然后使得仅量子特性随着匹配由传感器注册的过滤接收的光的光子的方法。

其结果是:成像系统,是光子返回从它的目标令人难以置信的敏感,但几乎所有不需要的那些忽视嘈杂的光子。甚至当每个光子携带信号是通过34倍多光子嘈杂淹没该球队的方法的产率急剧3D图像。 

“通过清理初始光子检测,我们正在推动精确的3D成像的极限在嘈杂的环境,说:”帕特里克rehain,史蒂文斯博士研究生和研究报告的主要作者。 “我们已经证明我们可以减少噪声的量大约比目前顶级的成像技术40000次更好。”  

这种基于硬件的方法可以促进在嘈杂的环境中使用激光雷达在哪里计算密集型后处理是不可能的。可以在技术与基于软件的降噪,产生更好的结果也相结合。 “我们不是要高下的计算方法 - 我们给他们的新平台,在工作中,” rehain说。

在实际应用中,噪声降低QPMs可用于允许激光雷达来生成准确,详细3D图像在高达30公里的范围内。它可用于目前深空通信,其中太阳刺目眩光通常会淹没了遥远的激光脉冲。 

也许最令人兴奋的技术也给在人体的研究人员最敏感的部位一探究竟。通过实现无噪声几乎单光子成像,成像系统将帮助研究人员史蒂文斯酥创造,非常详细的利用激光束几乎看不见隐约不会损伤眼睛的敏感组织的人类视网膜的图像。 

“单光子成像领域正在蓬勃发展,”表示,黄。 “但它是一个漫长的时间,因为我们已经看到大步向前噪声,减少,而且收益也可能如此多的技术传授。”

                                                                                                                  - 史蒂文斯 -

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