論文の概要: Incoherent Imaging with Spatially Structured Quantum Probes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.09521v1
• Date: Fri, 10 Oct 2025 16:31:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 00:38:49.395858
• Title: Incoherent Imaging with Spatially Structured Quantum Probes
• Title（参考訳）: 空間構造量子プローブを用いた非コヒーレントイメージング
• Authors: Anthony J. Brady, Zihao Gong, Alexey V. Gorshkov, Saikat Guha,
• Abstract要約: 蛍光や吸収顕微鏡を含む非コヒーレントイメージングは、弱い信号や解像度の制約によって制限されることが多い。 一般化された非コヒーレントイメージングモデルをマッピングするツインビームエコーに基づく新しいイメージングプロトコルを提案する。 注目すべきは、同じプロトコルが複数の立方体の変位場再構成をサポートすることである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.908299697345991
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Incoherent imaging, including fluorescence and absorption microscopy, is often limited by weak signals and resolution constraints -- notoriously, Rayleigh's curse. We investigate how spatially structured quantum probes, combined with quantum detection strategies like spatial mode demultiplexing and photon counting, overcome these limitations. We propose a novel imaging protocol based on twin-beam echoes that maps the generalized incoherent-imaging model -- comprising both absorption and fluorescence -- onto distinct passive imaging channels that separately encode the absorption and fluorescence signatures. This enables (i) simultaneous absorption and fluorescence imaging and (ii) direct application of well-known results from passive imaging, all featuring quantum-enhanced measurement sensitivity. Remarkably, the same protocol supports displacement-field reconstruction of multiple quadratures (e.g., oscillators' positions) and works for both conventional and subdiffraction imaging, thereby functioning as a universal quantum imaging module. We also examine the utility of Fock states in a structured spatial mode basis, which offer comparable performance in principle. Though developed for optical imaging, our framework applies broadly to quantum-optical microscopy, phononic or acoustic imaging, and mapping stochastic forces, fields, or charge distributions using an array of mechanical oscillators.
• Abstract（参考訳）: 蛍光や吸収顕微鏡などの非コヒーレントイメージングは、弱い信号や解像度の制約によって制限されることが多い。 本研究では、空間的構造を持つ量子プローブと、空間モード多重化や光子計数といった量子検出戦略を組み合わせることで、これらの制限を克服する方法について検討する。 本稿では,一般的な非コヒーレントイメージングモデル(吸収と蛍光の両方を含む)を,吸収と蛍光の署名を別々にコードする異なる受動的イメージングチャネルにマッピングする,ツインビームエコーに基づく新しいイメージングプロトコルを提案する。 これにより 一 同時吸収、蛍光イメージング及び (II)受動イメージングによるよく知られた結果の直接的応用。 注目すべきことに、同じプロトコルは複数の二次構造(例えば、発振器の位置)の変位場再構成をサポートし、従来の回折イメージングとサブ回折イメージングの両方で機能し、普遍的な量子イメージングモジュールとして機能する。 また,Fock状態の空間モードに基づく有効性についても検討した。 光イメージングのために開発されたが、我々のフレームワークは量子光学顕微鏡、フォノンまたは音響イメージング、および機械振動子アレイを用いた確率的力、磁場、電荷分布のマッピングに広く応用されている。

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