波前塑形的藝術　精確駕馭量子與光通信

編譯／高晟鈞

在錯綜複雜的光世界中，當光子穿越不均勻的介質時，常常會面臨空間、時間、光譜和偏振的扭曲。這種扭曲對於光學操縱、光成像和光通信等應用有著不良影響。

波前塑形與非線性光系統

這種扭曲所導致的失真長期以來一直困擾著科學家。科學家因此開發出了波前塑形與非線性光系統，從而在生物傳感到光療等領域都有著巨大的優化。現在，將這兩種技術的結合，將為光子傳輸的精確駕馭打開了大門。

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波前整形技術的基本思想是，通過改變入射光線的波前信息，也就是光線的方向和相位，使得經過散射介質後的光線能夠重新聚焦或成像。這種技術就像一副眼鏡，可以調節你的視力，讓你看得更清楚。

而非線性系統也是相同的道理，當輸入訊號變成本來的兩倍時，輸出訊號不會線性的變成兩倍。一般來說，非線性數值越高，做為電晶體運作開關的效果越好。

散射矩陣SM

大多數現有設置依賴於迭代反饋循環，消耗了大量的計算資源和時間。近期，來自上海交通大學的一個團隊開發了一種散射矩陣，能夠以最短的時間塑造光輸出。另外，SM 還可以深入了解散射介質的介觀特徵，揭示記憶效應和傳輸通道。

SM方法具有無與倫比的非線性散射光控制。研究人員展示了沿著預定義路徑的逐點掃描，調整相位模式切換速度以微調掃描速度。他們的突破為高分辨率掃描顯微鏡和通過緻密散射介質捕獲粒子提供了途徑。

這項研究從本質上重新對非線性散射進行了重新構想。其影響涵蓋了從非線性信號恢復、顯微成像甚至是量子信息處理的複雜領域。光子操控的未來，似乎正向著最耀眼的地方前進著。

資料來源:Phys.org

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