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山东高等技术研究院丁肇中实验室在量子成像领域取得重要进展。针对基于相机的量子成像中关联信号微弱、提取速度慢的难题，提出了峰度差加权协方差（KWC）重建方法，将量子成像的数据采集效率提升约40倍。

图1 多种成像方法对比。(a) 经典成像（ACC）；(b) 标准协方差（COV）法量子成像；(c) 峰度差加权协方差（KWC）法量子成像。

研究团队利用关联光子对在强度分布上的统计特征，以峰度差的绝对值作为判据对协方差进行加权，从而在较大的搜索区域内自动甄别出关联像素对，无需精确标定关联中心，实现快捷高效的图像重建。通过对比经典成像、传统协方差法与KWC三种方法，发现在精细条纹靶标上，经典成像已难以分辨条纹，而KWC仍保持清晰的图像对比度（图2b,c）。并且，KWC仅用5000帧图像即超越了传统协方差方法需要20万帧才能达到的信噪水平（图2e），从而使成像速度提升了40倍以上。

图2 KWC方法对成像速度、分辨率和信噪比的提升。ACC，经典成像结果；COV，基于标准协方差法的量子成像。

该工作证明，峰度差这一高阶统计量可在关联信号极其微弱的情况下有效甄别关联像素对，为低光子通量下的量子成像提供了无需标定关联中心的通用重建方案。这一方法有效解决了量子成像中光子通量与关联清晰度之间的矛盾，为快速、低光损伤的量子超分辨显微成像提供了新的技术路径，有望在无标记生物成像、量子精密测量等领域发挥重要作用。

相关成果以"Quantum Imaging via Kurtosis-Difference Weighted Covariance on a 2D Camera"为题，发表在光学领域国际期刊《ACS Photonics》。赫哲副研究员与师言理助理研究员为该论文共同第一作者，赫哲副研究员同时担任通讯作者。

论文链接：DOI: https://doi.org/10.1021/acsphotonics.6c01982