更远更清晰！中国已实现200公里单光子三维成像

近日，中国科学技术大学潘建伟院士团队实现了200多公里的远距离单光子三维成像，首次将成像距离从10公里突破到100公里的数量级，为远距离目标识别和地球观测的应用开辟了一条新路。这一成果发表在国际学术期刊《光学》上。

如何“看得更远，看得更清楚”，是人类视觉感知的不懈追求。近年来发展起来的激光雷达成像技术可以对目标场景进行高精度成像。单光子成像雷达作为一种新的激光雷达成像技术，具有单光子探测灵敏度和皮秒时间分辨率，是实现远距离光学成像的理想方案。然而，如何实现远距离单光子成像雷达是该领域的研究热点。

经过长期研究，研究团队开发了单像素单光子成像算法等核心技术。2019年，在城市环境中实现了距离45公里的单光子三维成像，打破了英国哈利瓦特大学保持的最远距离纪录(10公里)。在此基础上，研究团队通过进一步的技术突破，将成像距离扩大到201.5公里，成像灵敏度达到平均每像素0.4个信号光子。为了实现100 km单光子成像，研究团队搭建了全新的单光子雷达系统，开发了多项远距离成像新技术。基于这种单光子雷达系统，研究人员对新疆山区100公里外的多个目标进行了三维成像，并对单光子计算成像算法进行了测试；结果表明，该系统能够在200 km范围内进行精确的三维成像，成像灵敏度达到单像素和单光子。

据介绍，该研究工作对于低功耗、高分辨率等实际需求的远距离激光雷达的研究具有重要的应用价值。