量子成像方案的计量学

我们通过将基于空间关联光子对的量子成像方案表述为量子多参数估计问题来比较其性能,其中物体由与不同空间模式相关的透射系数刻画。我们的工作聚焦于标准量子成像技术,如鬼成像、双光子成像以及利用未探测光子的成像。具体而言,我们计算量子 Fisher 信息矩阵,并表明其被对应于物体模式基下测量的 Fisher 信息矩阵所饱和,后者推广了各成像配置中采用的常见探测方案。我们发现鬼成像与双光子成像通常比利用未探测光子的成像提供更优的透射估计精度,但后者是唯一天然不跨不同空间模式耦合透射估计的方案。这些结果指出了哪些成像协议最适合特定任务,并为基于空间关联的量子传感技术的设计与优化提供了实用指南。