Full-field quantum imaging with a single-photon avalanche diode camera

Single-photon avalanche diode (SPAD) arrays are essential tools in biophotonics, optical ranging and sensing, and quantum optics. However, their small number of pixels, low quantum efficiency, and small fill factor have so far hindered their use for practical imaging applications. Here, we demonstrate full-field entangled photon-pair correlation imaging using a 100-kpixel SPAD camera. By measuring photon coincidences between more than 500 million pairs of positions, we retrieve the full point spread function of the imaging system and subsequently high-resolution images of target objects illuminated by spatially entangled photon pairs. We show that our imaging approach is robust against stray light, enabling quantum imaging technologies to move beyond laboratory experiments towards real-world applications such as quantum light detection and ranging.

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Edoardo Charbon, Jiuxuan Zhao
2021
Article

Résumé

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/record/286410?ln=fr

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Concepts associés (5)

Image resolution

Image resolution is the level of detail an holds. The term applies to digital images, film images, and other types of images. "Higher resolution" means more image detail. Image resolution can be measured in various ways. Resolution quantifies how close lines can be to each other and still be visibly resolved. Resolution units can be tied to physical sizes (e.g. lines per mm, lines per inch), to the overall size of a picture (lines per picture height, also known simply as lines, TV lines, or TVL), or to angular subtense.

Optique quantique

L’optique quantique désigne l'ensemble des expériences dans lesquelles la lumière ou bien l'interaction entre lumière et matière doivent être quantifiées. C'est un domaine de recherche en plein essor, à la frontière entre la mécanique quantique et l'optique. Dans le cadre de l’optique quantique, la lumière est considérée comme constituée de photons, objets quantiques qui se comportent : comme des corpuscules dans leurs interactions avec la matière, et comme des ondes pour leur propagation.

Méthode expérimentale

Les méthodes expérimentales scientifiques consistent à tester la validité d'une hypothèse, en reproduisant un phénomène (souvent en laboratoire) et en faisant varier un paramètre. Le paramètre que l'on fait varier est impliqué dans l'hypothèse. Le résultat de l'expérience valide ou non l'hypothèse. La démarche expérimentale est appliquée dans les recherches dans des sciences telles que, par exemple, la biologie, la physique, la chimie, l'informatique, la psychologie, ou encore l'archéologie.