类型a：这篇文档报告了一项原创研究，以下是学术报告：
主要作者与机构及发表信息
本文由孔令军（Ling-jun Kong）、张景峰（Jingfeng Zhang）、张卓（Zhuo Zhang）和张向东（Xiangdong Zhang*）共同完成，主要作者均来自北京理工大学物理学院先进光电子量子结构与测量教育部重点实验室、北京市纳米光子学与超精细光电系统重点实验室。文章发表于2025年的《Laser & Photonics Reviews》期刊上。
研究背景
本研究属于光学显微成像领域，特别是定量相位显微技术（Quantitative Phase Microscopy, QPM）。传统QPM技术广泛用于透明样本（如细胞和组织）的成像，但其灵敏度和分辨率受到环境噪声的限制。近年来，量子相位显微技术因其更高的鲁棒性和对比度而受到关注，但现有量子相位显微镜的相位分辨率仍然较低，通常仅限于定性测量。为了解决这些问题，研究团队将基于偏振纠缠的量子全息技术引入显微系统，构建了一种新型量子相位显微镜——量子全息显微镜（Quantum Holographic Microscopy, QHM）。该技术旨在提高相位分辨率、增强抗噪能力，并实现对生物和非生物样本的无标记检测。
研究流程
本研究包括以下主要步骤：
实验设计与设备搭建
研究团队设计并搭建了一个结合偏振纠缠光源、扫描显微系统和量子检测系统的实验装置。偏振纠缠光源由405 nm连续波二极管泵浦激光和Sagnac干涉仪组成，用于生成纠缠光子对。扫描显微系统包含两个空间光调制器（SLM1和SLM2）和两个显微物镜（MO1和MO2），通过调节SLM1上的光栅实现水平偏振光子的扫描。
样本选择与处理
实验中测试了三种非生物样本（螺旋相位板、线性相位变化样本、阶梯相位变化样本）以及两种生物样本（番茄细胞和草履虫）。非生物样本用于验证系统的相位分辨率和抗噪能力，生物样本则用于展示系统在无标记生物成像中的应用。
数据采集与分析
数据采集过程中，研究团队使用单光子探测器（SPAD-A和SPAD-B）记录光子的符合计数。通过四个不同的相位差设置（𝜑 = 0, 𝜋∕2, 𝜋 和 3𝜋∕2），重建样本的相位分布。数据分析方法基于量子全息技术，利用纠缠态的量子关联减少环境噪声的影响。
特殊方法与设备
研究团队开发了一种改进的量子全息方案，通过引入扫描显微系统显著提高了空间分辨率和相位分辨率。此外，实验还采用了高精度的空间光调制器（Holoeye Pluto-2-NIR-015）和数值孔径为0.25的显微物镜，以优化光束聚焦和扫描精度。
主要结果
1. 相位分辨率的提升
实验结果显示，QHM的相位分辨率比现有量子相位显微镜提高了约一个数量级。例如，在对阶梯相位样本的测量中，QHM能够准确分辨0.314 rad的相位台阶，且噪声波动仅为26.3 mrad。相比基于Hong-Ou-Mandel干涉的量子显微镜，QHM的相位分辨率提升了约30倍。
抗噪能力的验证
在强经典噪声环境下，QHM仍能清晰重建样本的相位图像。例如，在白光干扰下，QHM成功重建了“T”形双折射相位样本的图像，而单光子检测则无法获得清晰结果。这表明量子纠缠在抗噪能力方面具有显著优势。
生物样本的无标记成像
QHM成功实现了对番茄细胞和草履虫的无标记成像，清晰展示了细胞内部物质的分布情况。与传统幅度显微镜相比，QHM能够提供更丰富的细胞结构信息，如细胞体积、折射率和干质量等参数。
结论与意义
本研究成功构建了一种新型量子全息显微镜（QHM），在相位分辨率和抗噪能力方面取得了显著突破。QHM不仅适用于非生物样本的高精度相位测量，还可用于无标记生物样本的成像，为工业生产、医学诊断和生物研究等领域提供了重要工具。其科学价值在于推动了量子光学与显微成像技术的融合，其应用价值体现在对透明样本的高效成像和分析能力上。
研究亮点
1. 创新性技术
研究团队首次将偏振纠缠量子全息技术引入显微系统，显著提高了相位分辨率和抗噪能力。
2. 多领域应用潜力
QHM不仅能检测双折射样本，还能对非双折射生物样本进行无标记成像，展示了广泛的应用前景。
3. 实验验证的可靠性
实验涵盖了多种样本类型，从非生物样本到生物样本，验证了QHM在不同场景下的性能。
其他有价值内容
研究团队指出，未来可以通过引入超表面（metasurface）进一步提高空间分辨率和相位分辨率。此外，将单光子探测器替换为单光子阵列可大幅缩短检测时间，从而提升系统的实用性。