Single-photon single-pixel imaging using ultrabroadband entangled photon pairs and superconducting transition edge sensors

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02633
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: INOUE Shuichiro 日本大学, 理工学部, 教授 (30307798)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 行方 直人 日本大学, 理工学部, 准教授 (20453912) ; 福田 大治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (90312991)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 単一光子 / 単一画素イメージング / 圧縮センシング / 短波長赤外 / InGaAs/InP-SPAD / 単一光子検出器

Outline of Final Research Achievements

We performed the single-pixel imaging using a heralded single-photon source at 1553 nm and an InGaAs/InP-SPAD, and demonstrated that it is possible to image a Chinese character "Hikari" at 64 x 64 pixels resolution detecting 54,000 photons　under ideal conditions.

Free Research Field

量子光学・量子情報

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた成果は、単一光子という究極の微弱光照射により観察対象のイメージングが可能であることを示すものである。また、波長 1553 nm の単一光子を用いることで、単一光子を高効率かつ低雑音で検出可能なイメージセンサが存在しない短波長赤外領域での極限微弱光イメージングを実現した。この単一光子単一画素イメージングを生物・医学の研究に応用することで、従来不可能であった光損傷を受けやすい細胞やバクテリアの観察が可能となり、生物科学や医学の発展に貢献できるものと期待できる。