谈论一下对事物的黯淡看法。研究人员使用极少量的光子获得了微弱照明物体的超清晰图像：通过数学方式将固态探测器每个像素记录的单个光粒子信息拼接在一起。
这项成就可能会支持对脆弱生物材料（如人眼）的研究，这些材料可能会因较高的照明水平而损坏或破坏。该项发展也可能在军事监视方面有所应用，例如，在间谍相机中使用，以最低限度的照明来记录场景，从而避免被发现。
为了使用单光子创建详细图像，马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的电气工程师艾哈迈德·基尔马尼（Ahmed Kirmani）和他的同事开发了一种算法，该算法考虑了被照明物体相邻部分之间的相关性以及弱光测量的物理学原理。研究人员今天在《科学》杂志在线描述了他们的工作。
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“他们能够提取的信息量相当惊人，”纽约州罗切斯特大学的实验物理学家约翰·豪厄尔（John Howell）评论道，他并未参与这项研究。
基尔马尼指出：“我们没有发明新的激光器或新的探测器。” 他解释说，相反，该团队应用了一种新的成像算法，该算法可以与标准的现成光子探测器一起使用。
来自黑暗的光
在团队的设置中，低强度的可见激光脉冲扫描感兴趣的物体。激光器在一个给定的位置发射一个脉冲，直到探测器记录到一个反射的光子为止；每个被照明的位置都对应于最终图像中的一个像素。
来自激光脉冲的光子从物体反射回来的时间变化提供了有关物体的深度信息，这是揭示三维结构的常用方法。但是，基尔马尼和他的同事开发的算法仅需现有光探测和测距（LIDAR）技术所需的光子数量的百分之一即可提供该信息，该技术通常用于远程测绘或测量森林生物量等。
英国爱丁堡赫瑞瓦特大学的光子学专家杰拉尔德·布勒（Gerald Buller）表示：“该论文展示了这项新的计算成像技术的一些卓越示例，并可能为许多单光子深度成像方法指明未来的方向。”
由于激光产生单一波长的光，因此该技术产生单色图片，但是在某种程度上，它可以根据激光颜色的反射率来区分不同的材料。平均而言，较暗的区域需要更多的脉冲才能击中它们，然后才能反射一个脉冲。
为了模拟真实世界的条件，研究人员使用白炽灯产生的光子，其产生的杂散背景光子数量大约等于从激光反射的光子数量。为了消除噪声，该团队使用了各种算法，这使他们能够使用总共约一百万个光子来生成高分辨率3D图像。基尔马尼计算得出，相比之下，在办公室照明条件下使用手机摄像头拍摄的质量相似的图像将需要数千亿个光子。