量子全息成像的实验观测

我们报告了首次利用自发参量下转换过程产生的纠缠光子对进行量子全息成像的实验观测。信号光子同时扮演全息术中“物光”和“参考光”的角色，但仅由一个提供编码信息的点探测器记录，而闲频光子自由传播，并以空间分辨率进行局域操控。尽管信号光束和闲频光束都是非相干的，全息图像却通过双光子关联测量形成。根据信号光子的探测方式，我们分析了三种量子全息方案：点探测、相干探测和桶探测，它们分别对应于使用点源、平面波相干源和空间非相干源的经典全息术。我们的实验证明，点探测方式下的双光子全息术等价于使用点源的单光子全息术。从物理上看，该量子全息实验验证了一对不可对易的物理量——场算符的振幅和相位分量——可以通过双光子纠缠进行非局域测量。