四川
要理解這個(gè)突破，得先搞懂“鬼成像”。在量子世界里，如果兩個(gè)光子同時(shí)從同一個(gè)過程產(chǎn)生，它們就會形成一種“量子關(guān)聯(lián)”，就像一對心有靈犀的雙胞胎。鬼成像就是利用這種關(guān)聯(lián)：把這對光子分開，一個(gè)去照物體，另一個(gè)單獨(dú)探測。神奇的是，哪怕沒照物體的那個(gè)光子，從來沒見過物體，通過分析兩個(gè)光子的關(guān)聯(lián)信息，也能重建出物體的圖像。這就像探測器沒看到物體，圖像卻憑空冒出來，所以叫“鬼成像”。
傳統(tǒng)上，產(chǎn)生這種關(guān)聯(lián)光子對，得用激光照射特殊的非線性晶體，一個(gè)高能光子分裂成兩個(gè)關(guān)聯(lián)的低能光子。激光的相干性特別好，所以幾十年來都是默認(rèn)選擇。可陽光呢？它是寬譜、非相干的自然光，亮度和角度還隨時(shí)間變，從量子實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)看，簡直是“最糟糕的光源”。所以學(xué)界長期的結(jié)論是：理論上可能，但實(shí)操太難，沒啥意義。
哪怕云層飄過來，陽光照度波動(dòng)，系統(tǒng)還是穩(wěn)定產(chǎn)生了強(qiáng)關(guān)聯(lián)的光子對。他們先復(fù)現(xiàn)了經(jīng)典的雙縫衍射圖樣，又重建了一個(gè)叫“鬼臉”的復(fù)雜圖案。最終鬼像的可見度是90.7%，而用傳統(tǒng)405納米激光器的系統(tǒng)，可見度是95.5%，差距只有5個(gè)百分點(diǎn)！考慮到光源從激光變成陽光，這個(gè)結(jié)果簡直讓人拍案叫絕。
更意外的是，陽光的寬譜特性反而成了優(yōu)勢：寬光譜支持更寬的準(zhǔn)相位匹配條件，能產(chǎn)生更多關(guān)聯(lián)光子對。只要延長數(shù)據(jù)采集時(shí)間，就能彌補(bǔ)陽光不穩(wěn)定帶來的信噪比問題。
不只是拍出一張“鬼像”那么簡單。現(xiàn)在量子成像和傳感技術(shù)，都依賴精密激光設(shè)備，需要穩(wěn)定電源、嚴(yán)格溫控、定期維護(hù)。實(shí)驗(yàn)室里沒問題，但到偏遠(yuǎn)野外、極地或者太空，這些都是大麻煩。如果陽光能當(dāng)量子光源，這些限制就徹底繞開了！太陽免費(fèi)、無處不在，不用電源不用維護(hù)，只要一套收集和引導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)就行。
當(dāng)然，從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用還有很長的路。現(xiàn)在成像速度受陽光波動(dòng)、光子探測效率限制，實(shí)時(shí)成像還比不過激光系統(tǒng)。非線性晶體的轉(zhuǎn)換效率、陽光收集系統(tǒng)的口徑精度、圖像重建算法（比如壓縮感知和機(jī)器學(xué)習(xí)），都是要優(yōu)化的地方。
但有一點(diǎn)已經(jīng)確定：陽光能產(chǎn)生量子關(guān)聯(lián)光子，不再是理論推測。
量子光學(xué)向來講究精密可控，可廈大團(tuán)隊(duì)用1.5億公里外的自然光，挑戰(zhàn)這個(gè)領(lǐng)域幾十年的隱含假設(shè)，還成功了。有時(shí)候，最普通、最意想不到的光源，反而能照亮新的方向。你覺得這個(gè)技術(shù)未來能用到哪里？是太空探測，還是野外科考？歡迎在評論區(qū)聊聊你的想法！
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