这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告：
研究作者及机构
本研究由Tomas Aidukas、Pavan Chandra Konda、Andrew R. Harvey、Miles J. Padgett和Paul-Antoine Moreau共同完成，研究机构为英国格拉斯哥大学物理与天文学学院。研究成果于2019年发表在《Scientific Reports》期刊上，文章标题为《Phase and amplitude imaging with quantum correlations through Fourier ptychography》。
学术背景
本研究属于量子成像和计算成像领域，旨在解决在极低光子数条件下获取高分辨率振幅和相位图像的难题。传统成像方法在低光条件下受限于探测器噪声和杂散光，难以获取有效信息。量子成像技术，特别是基于光子对量子关联的“预兆成像方案”（heralded imaging scheme），已被用于解决这一问题，但此前仅限于强度成像，无法获取相位信息。本研究提出了一种基于量子关联的傅里叶叠层成像（Fourier ptychography, FP）技术，能够在极低光子数条件下同时获取高分辨率的振幅和相位图像。
研究目标
本研究的主要目标是开发一种结合量子关联和傅里叶叠层成像的技术，实现在低光条件下获取高分辨率振幅和相位图像。该技术通过预兆单光子检测和傅里叶叠层重建算法，能够提高信噪比并实现非扫描的傅里叶叠层成像。
研究流程
1. 实验设计与光源选择
研究采用自发参量下转换（spontaneous parametric down-conversion, SPDC）过程生成光子对，利用信号光子和闲频光子之间的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）关联。通过改变闲频光子的动量测量结果，实现对信号光子的不同照明角度的选择，从而获取多幅低光子数图像。
预兆成像与数据采集
实验装置包括一个SPDC光源、一个单光子雪崩光电二极管（SPAD）作为预兆探测器，以及一个增强型电荷耦合器件（ICCD）相机作为成像探测器。SPAD检测到闲频光子后触发ICCD相机，记录信号光子的图像。通过改变闲频光子的检测位置，获取不同照明角度下的图像。
傅里叶叠层成像重建
获取多幅低光子数图像后，采用傅里叶叠层成像算法进行重建。该算法基于Gerchberg-Saxton迭代投影法，通过多次迭代更新物体的复振幅谱，最终得到高分辨率的振幅和相位图像。为减少泊松噪声的影响，研究采用了一种顺序拟高斯-牛顿优化方法。
实验结果与验证
研究通过实验验证了该技术的有效性。实验结果表明，该技术能够在极低光子数条件下获取高分辨率的振幅和相位图像，且信噪比显著高于传统成像方法。此外，研究还展示了该技术在USAF分辨率测试图和黄蜂翅膀成像中的应用，验证了其分辨率和相位恢复能力。
主要结果
1. 低光子数成像
实验成功获取了每像素约1个光子的低光子数图像，并通过傅里叶叠层成像算法重建了高分辨率的振幅和相位图像。实验数据显示，该技术的分辨率达到23微米，优于传统成像方法的30微米。
信噪比提升
预兆成像方案有效消除了背景光和探测器暗噪声，显著提高了信噪比。实验结果表明，该技术在低光条件下仍能保持高质量成像。
应用验证
研究将该技术应用于USAF分辨率测试图和黄蜂翅膀成像，验证了其在生物样本成像中的潜力。实验结果显示，相位图像能够揭示强度图像中无法观察到的细节。
结论
本研究提出了一种基于量子关联的傅里叶叠层成像技术，能够在极低光子数条件下获取高分辨率的振幅和相位图像。该技术通过预兆单光子检测和傅里叶叠层重建算法，显著提高了信噪比和成像质量。该技术在生物样本成像、化学样品成像等领域具有广泛的应用前景。
研究亮点
1. 创新性方法
本研究首次将量子关联与傅里叶叠层成像技术结合，实现了在极低光子数条件下的高分辨率振幅和相位成像。
高效信噪比
预兆成像方案有效消除了背景噪声，显著提高了信噪比，为低光成像提供了新的解决方案。
广泛应用前景
该技术在生物样本成像、化学样品成像等领域具有重要应用价值，为低光条件下的高精度成像提供了新的工具。
其他有价值内容
研究还讨论了该技术的进一步发展方向，例如通过使用SPAD阵列或相机实现非扫描的傅里叶叠层成像，从而提高成像效率。此外，研究还提出利用SPDC光源的亚泊松噪声特性，实现亚泊松噪声成像的可能性。
以上是对该研究的详细介绍，涵盖了研究的背景、目标、流程、结果、结论及亮点，为相关领域的研究人员提供了全面的参考。