Phase-conjugate optical coherence tomography
量子光学相干断层扫描（Q-OCT）提供了一个因素的两个轴向分辨率的改善和偶数阶色散抵消的优势，当它与传统的OCT（C-OCT）相比。这些特点已被归因于非经典性质的双光子状态中使用的前者，而不是在后者中使用的经典状态。相位共轭OCT（PC-OCT），这里介绍，表明非经典光是不必要的收获Q-OCT的优点。PC-OCT使用具有相敏互相关的经典状态的信号和参考光束以及相位共轭来实现Q-OCT的轴向分辨率和偶数阶色散消除，其信噪比可以与C-OCT的信噪比相媲美。
2006-07-18 quant-ph
Measuring arbitrary-order coherences: Tomography of single-mode multiphoton polarization-entangled states
本文讨论了一种用有限的实验成本测量两个正交偏振光场在单一空间模中的N阶相干性的方案。为了实现该方案，所需的唯一测量是光束通过两个四分之一波片、一个半波片和用于波片特定设置的偏振分束器之后的N阶强度矩。结果表明，该方法可以适用于任意大的N。给出了波片设置的一组显式值，构成了对任何N阶相干性的最佳测量。对于Fock状态，这里介绍的方法对应于全状态层析成像。该计划的其他偏振光学系统的应用进行了讨论。
2010-02-05 quant-ph
A Quantum Field Approach for Advancing Optical Coherence Tomography Part I: First Order Correlations, Single Photon Interference, And Quantum Noise
光学相干断层扫描已成为心脏病学和眼科学中的重要成像技术，其他应用正在研究中。光学相干断层扫描（OCT）成像的主要进展可能通过量子场方法来实现。在本文中，这是一系列的第一部分的主题，OCT一阶相关的量子基础表示在全场量子化。具体地说，一阶相关被视为沿不可分辨路径的单光子干涉的线性和。光子和电磁场是用量子谐振子来描述的。虽然作者认为量子二阶相关性的研究将导致更大的范式转变的领域，在第二部分，从量子一阶相关性的研究进展。特别是，测距误差进行了讨论（与补救措施）从真空波动通过检测器端口，光子计数误差，和位置概率幅度的不确定性。另外，在第二部分研究二阶关联时，需要用到量子场论和一阶关联的原理。
2014-02-07 quant-ph
On using classical light in Quantum Optical Coherence Tomography
量子光学相干层析成像（Q-OCT）相对于其经典对应物光学相干层析成像（OCT）呈现出许多优点：它提供了增加的轴向分辨率并且不受偶数阶色散的影响。Q-OCT的核心是在Hong-Ou-Mandel组态中获得的负相关纠缠光子对的量子干涉。这种双光子干涉可以在时域中以凹陷的形式观察到，或者通过联合光谱在傅立叶域中观察到。后一种方法被证明是实用的，因为它减轻了Q-OCT中对光的要求，表现出严格的负相关性，因为负相关性可以很容易地在傅立叶域中提取为联合光谱的主对角线。在这项工作中，我们研究了使用这种光谱方法，其中量子干涉与经典的低强度光脉冲。我们报告了理论计算和实验验证，并表明，虽然这种经典光更容易发射到实验系统中，但与基于纠缠光的Q-OCT相比，它提供的好处有限。我们分析了纠缠光子和经典光的联合光谱特性的差异，并解释了这些差异的来源。
2021-03-27 quant-ph
Quantum Optical Induced-Coherence Tomography by a Hybrid Interferometer
本工作首次提出一种基于双程泵浦自发参量下转换的混合型诱导相干干涉仪，通过探测近可见光子实现红外测量，并验证了其在三维结构的时域和频域量子光学诱导相干断层成像中的可行性。
2023-09-13 quant-ph
Quantum Wiener-Khinchin theorem for spectral-domain optical coherence tomography
Wiener-Khinchin定理，即时间过程的自相关函数具有由其功率谱强度给出的谱分解，可以在许多学科中使用。然而，基于Wiener-Khinchin定理的量子对应物的应用仍然相对未被探索，该定理提供了双光子波函数的时间-能量自由度之间的平移。本文利用量子维纳-欣钦定理（QWKT）指出，双光子联合谱强度和双光子时间信号的互相关可以通过傅里叶变换联系起来。在频率纠缠双光子Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉和光谱分辨探测的辅助下，实验证明了量子阱理论定义的QWKT。我们将这种方法应用于光谱域量子光学相干层析成像，检测透明样品中的厚度引起的光学延迟，并表明，我们的方法足以在宽动态范围内的测量精度和捕获时间比传统的HOM干涉计划取得很大的优势。这些结果将大大促进QWKT在量子信息处理和量子干涉光谱学中的应用。
2022-05-23 quant-ph
0.54 μm resolution two-photon interference with dispersion cancellation for quantum optical coherence tomography
量子信息技术利用量子理论的内在本质来克服信息处理和通信的经典方法的局限性。近年来，量子特性在计量学中的应用引起了人们的广泛关注。量子光学相干层析成像（QOCT）利用纠缠光子对之间的双光子干涉，是克服光学相干层析成像（OCT）问题的一种有前途的方法：随着OCT的分辨率变得更高，由于介质内的色散导致的分辨率下降变得更加关键。在这里，我们报告的实现0.54 $μ$ m分辨率的双光子干涉，这超过了目前的记录分辨率0.75 $μ$ m的低相干干涉OCT。此外，分辨率为QOCT显示几乎没有变化对色散的1毫米厚度的水插入在光路中，而OCT的分辨率显着下降。在本实验中，利用新型$`$纳米电极极化$'$技术，研制了一种高效啁啾准相位匹配钽酸锂器件。这里提出的结果代表了实现量子协议的突破，包括QOCT，量子时钟同步等。我们的工作将为医学和生物学应用开辟可能性。
2016-01-08 physics.optics quant-ph
Blind dispersion compensation for optical coherence tomography
我们提出了一种数值方法，用于补偿色散效应的光学相干层析成像，不需要先验知识的色散特性的样品。该方法是基于广义自卷积函数，其工作原理可以直观地可视化使用Wigner分布函数形式主义。
2004-04-09 physics.med-ph physics.optics quant-ph
Cross-correlation scheme for quantum optical coherence tomography based on Michelson interferometer
本文提出基于迈克尔逊干涉仪的交叉相关方案，用于改进量子光学相干断层扫描，解决自相关方案中的寄生项和相位噪声问题，提升实际应用潜力。
2025-12-11 physics.optics quant-ph
Broadband biphoton source for quantum optical coherence tomography based on a Michelson interferometer
本文提出并实验验证了一种利用体块非线性晶体中紧聚焦泵浦产生宽带明亮共线双光子的方法，并将其应用于迈克尔逊干涉仪型QOCT，实现了创纪录的分辨率和色散消除。
2025-02-06 physics.optics quant-ph
Superconducting-like heat current: Effective cancellation of current-dissipation trade off by quantum coherence
产生大电流通常需要大的耗散，如在电传导中的情况，其中焦耳加热与电流的平方成比例。随机热力学为研究小涨落系统的非平衡态热力学提供了一个框架，最近，人们对电流和耗散之间的权衡关系提出了微观推导和普遍理解。在这里，我们建立了一个通用的框架，阐明了量子相干性如何影响电流和耗散之间的权衡：一个适当的使用相干性增强热流而不增加耗散，即相干性可以减少摩擦。如果相干量足够大，这种摩擦几乎为零，实现了类似超导的“无耗散”热流。由于我们的框架澄清了相干性，能量流和耗散之间的一般关系，它可以应用于许多科学分支。作为能量科学的一个应用，我们构造了一个量子热机循环，它超越了经典热机的功率效率限制，在快速循环中有效地达到了有限功率的卡诺效率.我们讨论了我们的研究结果在量子信息理论，凝聚态物理和生物学领域的重要意义。
2020-04-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Frequency-domain optical coherence tomography with undetected mid-infrared photons
中红外线的散射远小于较短的波长，从而允许大大增强光学成像技术（例如光学相干断层扫描（OCT））的穿透深度。然而，中红外的检测和宽带光源在技术上都具有挑战性。在非线性干涉仪中干涉纠缠光子使得能够利用未检测到的光子进行感测，从而使中红外源和检测器过时。在这里，我们实现了中红外频域OCT基于超宽带纠缠光子对。我们展示了10 $μ$ m轴向和20 $μ$ m横向分辨率的2D和3D成像的强散射陶瓷和油漆样品。与$10^6$相比，对于相同量的探测光，噪声降低了一倍，并且还大大减少了占地面积和技术复杂性，这种技术可以优于传统的中红外光方法。
2020-06-12 physics.optics quant-ph
Quantum Optical Coherence Tomography using two photon joint spectrum detection (JS-Q-OCT)
量子光学相干层析成像（Q-OCT）是光学相干层析成像（OCT）的非经典对应物-一种基于白光干涉的高分辨率3D成像技术。由于Q-OCT使用频率纠缠光子对的源，因此不仅轴向分辨率不受干涉仪中的色散失配的影响，而且还固有地提高了2的平方根的因子。不幸的是，Q-OCT的实际应用受到图像扰乱伪影和缓慢采集时间的阻碍。在这里，我们提出了一种新的方法，是免费的这些问题的理论分析：Q-OCT与联合频谱检测（JS-Q-OCT）。基于标准Q-OCT配置中的光子对符合检测，它还通过它们的波长辨别每个光子对。我们表明，所有的信息有关的内部结构的对象是编码在联合频谱，可以很容易地通过傅立叶变换检索。没有深度扫描是必需的，使我们的技术可能比标准的Q-OCT更快。最后，我们表明，在联合频谱中的数据，使文物去除和讨论这样做的前瞻性算法。
2020-05-27 physics.optics quant-ph
Classical realization of dispersion-canceled, artifact-free, and background-free optical coherence tomography
量子光学相干层析成像（Q-OCT）提供了一种色散消除的轴向成像方法，但其实际应用受到光源的弱点和图像中的伪影的限制。最近的一项研究，使用啁啾脉冲干涉（CPI）已经证明了色散消除和伪影的OCT与经典系统，但是，不需要的背景信号仍然存在后，消除文物。在这里，我们提出了一个经典的光学方法，实现了色散抵消，无伪影，无背景OCT。我们采用了时间反转系统的Q-OCT与变换限制的输入激光脉冲，实现色散抵消OCT与经典系统。我们还引入了一种减法来去除伪影和背景信号。用这些方法，我们实验证明了色散取消，伪影免费，和背景免费轴向成像的盖玻片和横截面成像的硬币表面。
2016-02-24 physics.optics quant-ph
Seeded SU(1,1) interferometry for Fourier-domain optical coherence tomography
ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科技研究所）；Department of Signal Theory and Communications, Universitat Politecnica de Catalunya（信号理论与通信系，加泰罗尼亚理工大学）
该研究提出基于种子注入SU(1,1)干涉仪的FD-OCT，用1550nm宽带光探测多层物体、810nm光子通量成像，低参量增益下种子注入增光子通量，灵敏度增强效果优于提参量增益。
2026-08-20 physics.optics quant-ph
Tunable Optical Coherence Tomography in the Infrared Range Using Visible Photons
我们报告了一个概念验证演示的可调谐红外（IR）光学相干断层扫描（OCT）技术，只检测可见光范围内的光子。我们的方法是基于频率相关光子对的非经典干涉。在迈克尔逊型干涉仪中引入的非线性晶体产生光子对，其中一个光子在可见光范围内，另一个在红外范围内。检测到的可见光子的强度取决于与所研究的样品相互作用的IR光子的相位和损失。这使我们能够通过检测可见光子在IR范围内执行成像和表征样品特性。该技术具有广泛的可调性，并产生公平的轴向和横向分辨率。这项工作有助于开发在广泛的红外波长范围内工作的多功能3D成像和材料表征系统，这些系统不需要使用红外范围的设备。
2017-10-06 physics.optics quant-ph
Mapping coherence in measurement via full quantum tomography of a hybrid optical detector
量子态和量子测量表现出波动性-连续性或粒子性-离散性。混合离散-连续光子系统是研究基本量子现象、产生宏观态叠加的关键，并形成量子增强应用的必要资源，例如纠缠蒸馏和量子计算，以及高效的光通信。实现这些混合系统的全部潜力，需要量子光学测量敏感的互补观测，如场正交振幅和光子数。然而，这两个区域之间的光学检测器插值的实际性能的透彻理解是缺乏的。在这里，我们报告的实施全量子探测器层析成像，使表征的同时波和光子数的量子光学探测器的灵敏度。这产生了最大的参数化迄今在量子断层扫描实验，需要开发新的理论工具。我们的结果揭示了相干性在量子测量中的作用，并证明了混合量子光探测器的可调谐性。
2012-04-09 physics.optics quant-ph
Phase Dependent Quantum Optical Coherence Tomography
本文提出相位依赖的量子光学相干层析成像，通过在Hong-Ou-Mandel干涉仪中对纠缠光子对施加相移来消除多层样品交叉反射伪影，提升量子传感与生物医学成像的精度和可靠性。
2025-03-09 physics.app-ph quant-ph
Tracking quantum coherence in polariton condensates with time-resolved tomography
长期的量子相干性构成了工程量子器件时的主要挑战之一。然而，量化复杂的退相干机制的方法并不容易获得，也没有足够稳定的系统。我们利用新的相空间方法-表示通过非高斯卷积的高度奇异的Glauber-Sudarshan准概率-动态监测量子相干性在极化子凝聚显着增强的相干时间。通过强度和时间分辨重建的零差检测数据的相空间函数，我们探测系统的足智多谋的量子信息处理到纳秒制度。我们的实验结果证实，通过数值模拟，我们开发了一种方法，使既定的算法与我们的方法兼容。与通常应用的相空间函数相比，我们的分布可以直接从测量数据中采样，包括不确定性，并通过分布的相位方差产生量子相干性的简单操作度量。因此，我们提出了一个广泛适用的框架和平台来探索时间相关的量子现象和资源。
2022-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Artefact-removal algorithms for Fourier domain Quantum Optical Coherence Tomography
量子光学相干层析成像（Q-OCT）是光学相干层析成像的非经典等效物，并且能够提供两倍的轴向分辨率增加和对分辨率降低色散的免疫性。Q-OCT的主要缺点是伪影，伪影是使A扫描杂乱并导致多层物体的结构信息完全丢失的附加元素。虽然在时域Q-OCT中存在用于伪影去除的成功方法，但是对于傅里叶域Q-OCT（Fd-Q-OCT）还没有设计出这样的方案，尽管后一种模态-通过联合频谱检测-输出关于系统和成像对象两者的许多有用信息。在这里，我们提出了两种算法，处理的Fd-Q-OCT的联合频谱到一个伪影的A扫描。我们提出了这些算法的理论背景，并显示其性能的计算机生成的数据。这两种算法的实验系统和成像对象的局限性进行了讨论。
2021-03-29 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Optical sectioning in induced coherence tomography with frequency-entangled photons
我们展示了一种不同的方案来基于诱导相干的概念执行样品的光学切片[Zou等人，物理修订信函67，318（1991）]。这可以被视为不同类型的光学相干断层扫描方案，其中样品沿着光束传播方向的变化的反射率转化为两个光束之间的一阶相干程度的变化。作为一个实际的优点，该方案允许用一个波长探测样品，用另一个波长测量光子。在生物成像场景中，这将导致更深地穿透到样品中，因为使用更长的波长进行探测，同时仍然使用最佳波长进行检测。本文提出的方案利用宽谱带发射的非线性参量源，可以实现亚微米的轴向分辨率。
2018-02-15 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Spectral-domain optical coherence tomography based on nonlinear interferometers
光学相干断层扫描（OCT）是1991年引入的3D成像技术[Science 254，1178（1991）; Applied Optics 31，919（1992）]。自2018年以来，人们对基于使用所谓的非线性干涉仪（包含光学参量放大器的干涉仪）的新型OCT方案越来越感兴趣。其中一些OCT方案基于诱导相干的想法[Physical Review A 97，023824（2018）]，而另一些则利用SU（1，1）干涉仪[Quantum Science and Technology 3 025008（2018）]。在标准OCT和这些新OCT方案中测量的输出信号之间有什么区别和相似之处？基于诱导相干性和SU（1，1）干涉仪的OCT方案之间是否有任何差异？与传统OCT方案相比，差异可以揭示基于非线性干涉仪的OCT的潜在优势。与传统OCT方案相关的大量研究和技术的相似性可能使基于非线性干涉仪的方案受益。在所有情况下，我们将考虑通过测量输出信号光谱（光谱或傅立叶域OCT）获得样品光学切片的方案，因为它在速度和灵敏度方面比其对应的时域OCT表现出更好的性能。
2021-08-12 physics.optics quant-ph
Dispersion cancellation in high resolution two-photon interference
频率纠缠光子对之间的Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉中所观察到的色散抵消现象是量子光学相干层析和量子时钟同步的基础。在这里，我们探讨了超窄HOM下降的相位色散的影响。我们表明，高阶色散，泵浦激光的线宽，和参数荧光的光谱形状有很强的影响，在高分辨率制度的色散抵消与几个实验验证。通过25 mm的水也证明了线宽为3μm的完美色散抵消。
2013-10-22 physics.optics quant-ph
