談論一下對事物的黯淡看法。研究人員使用極少量的光子獲得了微弱照明物體的超清晰影像：透過數學方式將固態探測器每個畫素記錄的單個光粒子資訊拼接在一起。
這項成就可能會支援對脆弱生物材料（如人眼）的研究，這些材料可能會因較高的照明水平而損壞或破壞。該項發展也可能在軍事監視方面有所應用，例如，在間諜相機中使用，以最低限度的照明來記錄場景，從而避免被發現。
為了使用單光子建立詳細影像，馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院的電氣工程師艾哈邁德·基爾馬尼（Ahmed Kirmani）和他的同事開發了一種演算法，該演算法考慮了被照明物體相鄰部分之間的相關性以及弱光測量的物理學原理。研究人員今天在《科學》雜誌線上描述了他們的工作。
支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今世界中塑造我們的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
“他們能夠提取的資訊量相當驚人，”紐約州羅切斯特大學的實驗物理學家約翰·豪厄爾（John Howell）評論道，他並未參與這項研究。
基爾馬尼指出：“我們沒有發明新的雷射器或新的探測器。” 他解釋說，相反，該團隊應用了一種新的成像演算法，該演算法可以與標準的現成光子探測器一起使用。
來自黑暗的光
在團隊的設定中，低強度的可見雷射脈衝掃描感興趣的物體。雷射器在一個給定的位置發射一個脈衝，直到探測器記錄到一個反射的光子為止；每個被照明的位置都對應於最終影像中的一個畫素。
來自雷射脈衝的光子從物體反射回來的時間變化提供了有關物體的深度資訊，這是揭示三維結構的常用方法。但是，基爾馬尼和他的同事開發的演算法僅需現有光探測和測距（LIDAR）技術所需的光子數量的百分之一即可提供該資訊，該技術通常用於遠端測繪或測量森林生物量等。
英國愛丁堡赫瑞瓦特大學的光子學專家傑拉爾德·布勒（Gerald Buller）表示：“該論文展示了這項新的計算成像技術的一些卓越示例，並可能為許多單光子深度成像方法指明未來的方向。”
由於雷射產生單一波長的光，因此該技術產生單色圖片，但是在某種程度上，它可以根據雷射顏色的反射率來區分不同的材料。平均而言，較暗的區域需要更多的脈衝才能擊中它們，然後才能反射一個脈衝。
為了模擬真實世界的條件，研究人員使用白熾燈產生的光子，其產生的雜散背景光子數量大約等於從雷射反射的光子數量。為了消除噪聲，該團隊使用了各種演算法，這使他們能夠使用總共約一百萬個光子來生成高解析度3D影像。基爾馬尼計算得出，相比之下，在辦公室照明條件下使用手機攝像頭拍攝的質量相似的影像將需要數千億個光子。