量子成像研究成果在《Physical Review Letters》发表
该工作聚焦于弱发光物体（如生物分子和星体）的运动特征在噪声环境中的精密测量，研究成果“Measuring the Oscillation Frequency beyond the Diffraction Limit”以我校为第一单位发表在物理学领域顶级期刊Physical Review Letters上。该论文的第一作者为实验室2022级物理学硕士研究生胡晁宁，通讯作者为忻俊副教授和陆晓铭教授。这是我校研究生第一次以第一作者在PRL上发表论文。
光具有波粒二象性。光的波动性使得几何光学下的成像仅仅是理想情况，而现实中的直接成像会受到衍射极限的限制，从而妨碍物体细节的超分辨。另一方面，光的粒子性使得探测过程中出现“散粒” 噪声，在弱光场景下这种涨落的影响更加突出。如果弱发光物体处于运动状态，同一时刻采样到的光子数也会受到限制。因此，如何有效地利用好每一个光子带来的信息，对弱光环境下运动特征的测量问题来说至关重要。该研究提出利用光场的横向空间模式分解探测技术，将有效信号集中在少数探测器上，在保持高测量精度的前提下可以同时提高噪声稳健性，并且以光源微振动的频率测量为例从实验上进行了原理验证。结果显示，新方法的性能优于传统直接成像，为生物成像与天文观测等依赖单点追踪的应用提供了一种新的技术路径。
论文信息: C.-N. Hu, J. Xin, and X.-M. Lu, Measuring the Oscillation Frequency beyond the Diffraction Limit, Phys. Rev. Lett. 135, 243802 (2025).