PRIN 2022 招标公告。2022年2月2日第104号决定

项目名称：“用于系外行星探测的量子成像”（QUEXO）

CUP代码： D53D23002850006

预算： € 94.396

P.I.: Prof. Cosmo Lupo

其他研究单位或可能的子单位： 意大利航天局（马泰拉）

项目简要说明
用于图像采集与处理的量子技术有望实现超越经典光学所允许的分辨率。QUEXO 的目标是测试一种基于将电磁场分解为横向模式（空间模式解复用 - SPADE）的新技术，并结合单光子探测器，以获得远超经典衍射极限的高精度测量。在受控环境中，我们将表征用于系外行星探测的测量协议和假设检验方法 [Huang, Lupo, Phys. Rev. Lett. 127, 130502 (2021)]。我们的愿景是，这项基础研究将为新的实验方法铺平道路，并推动通过直接成像开展系外行星研究。我们预计，未来在系外行星探测方面将取得远超现有水平的进展：在光子计数体制下，以及针对质量和轨道半径更小的行星，例如类地行星和位于宜居带内的行星。

目的
开发并测试用于高精度测量的光学方法，以获得用于空间观测，特别是系外行星观测的实验系统，其分辨率低于衍射极限。

预期成果
理论建模与实验实现，首先在光学平台上进行，随后与位于意大利航天局马泰拉基地的卡塞格林望远镜集成。演示用于实现低于衍射极限高精度测量的实验方法。

已取得的成果 
QUEXO 已完成 4 项光学平台实验，展示了对长度、频率和时间间隔的精密测量。在 [Santamaria, Sgobba, Lupo, Optica Quantum 2, 46 (2024)] 中，我们证明了 SPADE 和单光子探测器可用于精确测量两个非相干点源之间的距离，以及它们的相对强度。在 [Santamaria, Sgobba, Pallotti, Lupo, Photonics Res. 13, 865 (2025)] 我们证明了SPADE在低于衍射极限的分辨光谱中的应用。我们的工作预示了对恒星源进行高分辨率多普勒光谱测量的首次实现 [Kim et al., Astrophys. J. Lett. 993, L3 (2025)]。

我们开发了理论模型，用于描述和解释实验数据，并将我们的方法推广到对非相干源、且不一定是点源的区分问题 [Triggiani, Lupo, Quantum Sci. Technol. 11, 015028 (2026)]，并借助人工智能进一步开展研究 [Buonaiuto, Lupo, Quantum Mach. Intell. 7, 28 (2025)]. 

QUEXO 已在国际同行评审期刊上发表了 10 篇论文，在 7 场会议上展示了研究成果（5 场口头报告和 2 张海报），此外还作了 5 场邀请报告，并在巴里组织了 2 场研讨会。