厦门大学陈理想教授团队在光场调控及量子模式识别技术上取得重要进展学术资讯

最近，物理科学与技术学院陈理想教授团队在光场调控及量子模式识别技术上取得重要进展，相关研究成果 “Structured-pump-enabled quantum pattern recognition”发表在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》 (Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.123901)，并被编辑遴选为Editors’ Suggestion在Physical Review Letters主页推荐介绍，同时美国物理学会(APS)网站Physics也以“Face Recognition with Ghost Imaging”(基于鬼像的人脸识别)为题撰写Synopsis对该工作进行了全文亮点报道。

模式识别在信息安全等领域具有重要的应用。与基于计算机的传统方法相比，基于光学手段的模式识别技术由于具有并行高效的特点，因此越来越受到研究人员的青睐。此外，量子关联成像，又称为“鬼像”，近年来在量子力学基本问题检验以及在无损生物成像、高信噪比量子成像等应用方面都展现出了诸多诱人的前景，已然成为当前国际上物理学前沿的研究热点之一。

在该工作中，陈理想教授团队通过光场调控的手段，创造性地采用空间结构光场代替常用的基模高斯光场来泵浦非线性晶体，从而有效操控自发参量下转换产生的纠缠双光子对的关联特性。具体地，他们将标准目标的人脸傅里叶频谱信息预先加载在纠缠双光子的波函数中，从而在物理上等效构建了一个量子版本的Vander Lugt滤波器。因此，他们利用纠缠光子对中的一个光子照射待检测对象，但却可以用另外一个光子来读出相关峰信号，即用来获取相关峰信号的光子本身并不需要接触或照射到待检测对象。换句话说，这是一种基于量子关联的非局域的人脸识别方式。并且，该方案可以工作在单光子水平，因此被检测对象根本无法感受到他们被识别的过程，所以图像的获取及信息处理都具有非常好的隐蔽性。美国物理学会Physics网站也评价说，“他们开发的这种量子新技术避免了复杂的图像分析算法”，在信息安全领域将具有重要的应用前景。

近年来，陈理想教授团队一直致力于光场调控及其在量子信息等领域的基础及应用研究，取得了一系列重要进展: Physical Review Letters 112, 153601 (2014); Light: Science & Applications 3, e153 (2014); Laser & Photonics Reviews 11, 1600163 (2017, Inside Cover); Physical Review A 95, 023821 (2017, Editors’ suggestion); 98, 042134 (2018, Kaleidoscope); Optica 5, 208 (2018); Physical Review Applied 10, 044014 (2018)等。

该论文的第一作者是物理科学与技术学院物理学系2016级博士研究生邱晓东同学，通讯作者为陈理想教授。该工作得到了国家自然科学基金重大研究计划、福建省半导体光电材料及其高效转换器件2011协同创新中心、厦门大学九江研究院和厦门大学校长基金的资助。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.123901

美国物理学会APS网站Physics报道：

https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.122.123901