实现对任意强度不规则源源的量子极限亚瑞利鉴别

瑞利衍射极限对直接成像系统的分辨率施加了根本性限制，阻碍了对不规则光源（如天体和生物显微镜中的荧光体）的鉴别。最近的量子感测进展表明，通过空间解复用(SPADE)和光子探测（即半经典探测策略）可突破这一限制。然而，针对任意强度分布和亮源的一般最优性尚未得到证明。在本工作中，我们发展了一个处理任意强度不规则光经历衍射的通用模型。我们利用此框架计算通用不规则源鉴别问题的量子 Chernoff 指数，聚焦于亚衍射 regime。我们表明， surprisingly，只有在满足 certain compatibility conditions 时，SPADE 测量才会饱和量子 Chernoff 界。这些发现表明，实际上可能需要集体测量才能实现特定不规则源鉴别的终极量子 Chernoff 界。对于完全一般的情况，本分析仍可用于找到最佳 SPADE 配置，通常通过依赖于鉴别任务的 SPADE 干涉仪旋转来实现。我们还模拟了我们开发的简化贝叶斯测试的效率，表明在有限重复次数 $N \leqslant 5000$ 时即可实现 Chernoff 界的饱和。我们的结果推进了量子极限光学鉴别理论，可能的应用包括诊断、自动图像解释和星系鉴别。