湖北光谷试验室，研讨员丁毅博士在进行光学成像勘探。 （通讯员 张勇勇 摄）

  2月11日，湖北光谷试验室内，一束弱小到仅含几个光子的激光正在照耀生物样本，科研人员紧紧盯着屏幕上得到的核算结果：“成像分辨率像素已到达百万级。”

  日常运用的手机摄像头，像素遍及在千万级，乃至过亿，在日子中可以拍下明晰的相片。

  但在一些特别场景，比方深海、高空，或在医疗检测上，光信号弱小，空间分辨率低，需要用单光子勘探器来捕捉图画。

  光子是光的基本单位，搬家日常日子中看到的光，其实是由无数个光子组成的。单光子勘探器，望文生义，就能勘探到单个光子的超高灵敏度勘探器，在量子通讯、地理学、生物医学成像等范畴有着重要使用。

  “单光子勘探器就像黑夜中的眼睛，可以捕捉到弱小的光信号。”湖北光谷试验室研讨员丁毅博士说，但单光子勘探器受物理结构约束，像素数量一般只能到达数千，约束了其在高分辨率成像等方面的使用。

  比方在地理观测中，较低的像素个数，难以捕捉到更暗弱、更悠远天体的细节；在生物医学显微成像中，也不足以满意对量子级荧光现象进行高分辨率记载的要求。

  为打破这一难题，丁毅博士团队将目光投向了核算成像这一范畴。核算成像不同于传统成像技能，它可以经过光学调制和信号处理等一无所得，打破光电勘探器在成像分辨率、成像帧率等方面的约束。

  “搬家不再要求每个像素有必要对应一个物理勘探器，而是让单个勘探器在不同时刻扮演不一样人物，经过编码光场和重构算法，终究恢复出几十万乃至上百万像素的高分辨率图画。”丁毅说，团队的这项技能已到达国际先进水平。

  此外，单光子勘探器以往输出的是模拟信号，试验室团队经过攻关研讨，在芯片层次完成了单光子勘探器的数字读出，在获取单光子信号时可以省去光子计数器材，使得成像与勘探系统愈加小型化、集成化，可以面向更多使用场景。

  效果的背面，是科研团队无数个日夜的据守支付。自2023年末立项开端，为赶进展，试验室的灯火常常亮到天明。为验证试验光路和核算方法的有效性，团队进行了很多的试验，积累了海量数据。

  “每天都感觉时刻不够用，就想快些、再快些，让更多高端器材完成国产代替。”丁毅说，现在研讨团队正与医疗器械、遥感勘探等范畴打开使用协作，首台用于医疗范畴的工程样机正在研发中。

  现在，研讨团队还在展开免符号纳米颗粒盯梢、时域紧缩成像等多个技能难题攻关。“时不我与，提前霸占要害核心技能，搬家干劲满满。”丁毅说。

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