现实实验条件下基于时间积分单光子探测的量子成像理论研析

我们研究一种量子增强的差分测量方案，该方案利用量子探针和单光子探测器来测量被测物吸收参数中的微小缺陷。为此，我们考虑两种典型的非经典光态作为探针：孪生Fock态和双模压缩真空态。将它们量化缺陷探测能力的信噪比（SNR）与采用相干态输入的相应经典成像方案进行比较。针对实践中常见的光子损耗和背景噪声等典型系统缺陷进行了定量比较。结果表明，SNR中的量子增强一般可由Mandel Q参数和噪声压缩因子描述，它们表征入射到被测物的输入态。由此我们确定了量子增强保持并可被进一步提升的条件。我们期望本研究为采用带时间积分单光子探测器的差分测量方案的量子成像实验中改善SNR提供指导。