微云全息（NASDAQ：HOLO）：非局域效应下量子全息 LiDAR 开启新篇章

近期，微云全息（NASDAQ：HOLO）在非局域效应的量子增强成像领域取得了重要进展。该成果不仅在实验室环境中得到验证，在实际技术实施方面也展现出超越传统成像的优势。与传统相位成像系统相比，微云全息利用基于时频纠缠的量子增强全息 LiDAR，成功实现了 40dB 的信噪比（SNR）。信噪比在生物学、通信科技等众多领域应用广泛，反映在成像画质上，即表现为画面清晰、无噪点。微云全息本次借助光子对的时间相关性，结合专用扫描收集光学组件，能够在噪声环境中对非反射目标进行成像。

在 LiDAR 及其他成像应用中，量子照明（QI）被视为应对环境噪声的解决方案。理论上，与使用相干态检测相比，QI 能带来显著改进。然而，目前无论采用何种方法，QI 的实验效果均未能达到理论预期。对于 QI 和传统相干检测而言，所使用的状态需具备稳定相位，但实际中保持相互作用波的锁相极为困难。微云全息通过利用量子时间相关性，成功将目标与全息 LiDAR 的背景噪声区分开来。通过在时间和频率间旋转测量，能够放大探针参考时间的不确定性，同时维持相同程度的相关性。这使得充分利用探针参考相关性来区分目标和背景噪声成为可能。不相关噪声远超出探测器的不确定性范围，随后在合适的时间窗口内可过滤掉与信号不再重叠的噪声。通过该方法，与使用相同探头功率的相位不敏感传统目标检测相比，信噪比可提高多达 40dB。此方法不仅保留了目标检测方案易于实现的特点，还增加了探测器饱和前可容忍的噪声功率。

微云全息首先通过飞秒泵浦自发参数下转换（SPDC）产生非经典的时间相关光子对。其中，探针光子被发射到环境中，参考光子则在本地存储。探针光子在传播至目标及返回过程中会产生损耗，导致探针光束中的预期光子数减少。在传播过程中，环境噪声会耦合到探针路径中。若噪声与探针光子具有相同的光谱 / 时间分布，对探针 / 噪声光子施加异常色散，这将拓宽探针 / 噪声光子的时间分布，降低在有限时间窗口内检测到光子的概率。同时，对参考光子施加等量的正态色散，同样拓宽其时间分布。随后在两条路径上进行符合测量。由于探针和参考光子间的量子相关性，色散影响相互抵消，符合测量结果如同光子未被色散。利用纠缠光子的非局域色散消除了色散影响。相反，噪声和参考光子仅存在经典相关性，色散效应导致符合峰变宽。通过选择合适的时间窗口，可降低测量噪声光子与参考光子间假符合的概率，而测量探针光子与参考光子间真实符合的概率基本不变，从而实现更高的精度。

为实现全息 LiDAR 的 3D 全息成像功能，微云全息设计了一种基于非局域效应的量子全息 LiDAR 设备，用于与单模光纤（SMF）耦合超导纳米线探测器配合使用。将来自 SPDC 光源的探头光子准直至一对振镜上，进而将探测光子引导至目标物体。通过使用负弯月透镜减少角度偏移。除了探针和参考光子间的时间延迟，利用探针光子的恒定速度，能够解析目标的深度相位信息，从而实现 3D 全息成像。

微云全息（NASDAQ：HOLO）基于非局域效应的量子全息 LiDAR 技术能有效提升全息 LiDAR 的信噪比，信噪比越高，背景噪声越低，进而提高全息 LiDAR 的性能与识别度，使全息 LiDAR 的应用更加高效、广泛。

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