媒体记者8月14日从太原理工大学获悉，该校教授肖连团、讲师李嘉敏联合山西大学教授秦成兵成功研制出一种全光纤化新型非经典光源，并将其命名为“超关联光源”。该光源在光子强度关联性、多光子发射概率、光谱覆盖范围三项指标上均刷新世界纪录。依托这一光源，团队在环境噪声强度高出回波信号10万倍的极端条件下实现高对比度量子关联成像。相关成果日前发表于《科学·进展》。
量子关联成像被誉为下一代“透视眼”，在雾天遥感、生物无损检测、复杂环境目标识别等领域应用潜力巨大。然而，传统量子关联成像依赖纠缠光子对等非经典光源，存在“亮度低、关联弱、波段窄”等短板。早前实验表明，其仅能在噪声强度为信号数十至数百倍的环境中工作，且遇到烟尘、云雾等强外部干扰时，成像质量会急剧下降。
论文第一作者、太原理工大学物理与光电工程学院博士生闫宇介绍，团队创新性地融合了量子光学与非线性光学技术，采用皮秒脉冲激光泵浦特制的光子晶体光纤，通过优化泵浦过程中的非线性相互作用，可在单个脉冲中产生大量关联光子。
这种全新的物理机制，赋予了新光源三大核心优势。一是光子关联性极强；二是多光子发射概率极高，在极弱光环境下超越经典光源数十个数量级；三是光谱覆盖极广，从蓝光到近红外光（430纳米—750纳米）连续可调，可根据大气环境“量体裁衣”选择最佳工作波长。
得益于超关联光源的上述特性，研究团队构建的成像系统在噪声强度高出回波信号10万倍的强噪声环境中，成功重建出高对比度目标图像。与基于纠缠光子的量子关联成像方案相比，抗噪声能力提升了3个数量级。
肖连团指出，依托超关联光源开展量子关联成像研究，若进一步融合人工智能算法与高速信号处理技术，有望在烟雾环境穿透成像、医学内窥检测、隐蔽目标侦察等场景实现规模化应用，为发展下一代信息感知技术打造性能强劲的“中国光源”。