Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
イメージングの物理系は、最も簡単には点光源の集合・光検出器・光伝播経路からなる。光が伝播する経路上で誘電率分布が変化すると伝播光の空間モード（進行方向）・振幅・位相が変化し、その結果、取得されるイメージが変調を受ける。したがって本研究領域が目指す「散乱透視」を極端に単純化すれば、この「誘電率分布の変化」すなわち「擾乱」の影響をいかに抑制し、克服するかにあるとも言える。本研究は、従来、１光子の物理の範囲で考えられてきたこの難題を「２光子の物理」を用いて解決しようとする新たな取り組みである
光路上に誘電率分布の変調・ゆらぎが存在すると再生像が乱れてイメージングの質は低下する。忠実な像再生には、この影響を回避・抑制する必要があるが、従来は逆問題、位相回復、深層学習などもっぱら1光子の物理の枠組みの中でさまざまな対処法が議論されてきた。本研究では、摂動的な擾乱に限定するものの、変調・ゆらぎを実質的に透明化する量子イメージングのための2光子プロトコルの開発と物理実装、原理の検証を試みた。２光子の共役位相の相殺効果、集団的デコヒーレンス経路を伝播する偏光エンタングル２光子の一重項状態の不活性部分空間を利用した屈折率ゆらぎ耐性を実験的に検証し、量子イメージングへの適用可能性を検討した。とくに非局所的な量子イメージングの視点から２アーム構成のゴーストイメージングの配置に注目し、生来の散乱耐性の実証を実装一歩手前の段階まで示した。さらに時間ドメイン上の同技術を駆使して新機軸の実装系構築を試みた。 まず摂動的擾乱に対してはスペックル相関法が通説に反して有効であることを検証。さらにその発展型として単一時間スロットにおける光検出とその後の割り算操作で時間波形を回復するO像再生法の高度化を図った。時間レンズ模倣により時間ドメイン単一画素イメージングを具現化する傍ら、ビット落ちデータを再生可能にする超ビット解像技術など、独自性能の高さを示す一方で、簡便な装置構成でもこれらが達成可能な事実に鑑みて新規参入の技術障壁を撤廃すべく、休眠あるいは目的外の光学素子でも利活用できる道筋を示した。もとよりこれらの結果は、技術開発の途上で迫られた相関雑音の発生機序の解明と、構造照明や圧縮センシングによるこうした雑音の抑制によってもたらされた結果であるが、通信・情報処理・物理計測一般に通じる効果であることから科学技術分野への波及効果が期待できる。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022 Other
All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 2 results) Remarks (1 results)
Optics Letters
Volume: 48 Issue: 12 Pages: 3307-3307
10.1364/ol.488603
Applied Physics Express
Volume: 16 Issue: 6 Pages: 062007-062007
10.35848/1882-0786/acdbba
Applied Physics Letters
Volume: 123 Issue: 1 Pages: 011101-011101
10.1063/5.0157501
光アライアンス
Volume: 9 Pages: 49-54
https://park.itc.u-tokyo.ac.jp/fkatz/
