相位是光波的一個重要屬性，它決定了光波的干涉和衍射現象。通過測量相位，我們可以獲得很多有用的信息，比如透明物體的形狀、厚度、折射率等。相位成像就是一種利用相位信息來構建圖像的技術，它在生物醫(yī)學、天文學、材料科學等領域有著廣泛的應用。

相位成像的常用方法是干涉法，它的原理是將物光和參考光疊加在一起，形成干涉條紋，然后根據條紋的強度和位置來計算物光的相位。干涉法的優(yōu)點是非常精確和靈敏，但是它也有一個很大的缺點，那就是它要求物光和參考光之間有很高的相干性和穩(wěn)定性。如果物光或參考光中存在快速的相位漲落，那么干涉條紋就會模糊或消失，導致相位信息丟失。這種情況在實際的測量中是很常見的，比如當物光通過湍流的空氣或活體細胞時，或者當參考光受到機械振動或溫度變化的影響時。

那么，有沒有一種方法，可以在相位波動的情況下，仍然能夠測量出物體的相位呢？答案是有的，而且這種方法還可以用很低的光強來實現。這就是發(fā)表在《科學進展》的一篇論文的主要內容。

這篇論文的作者提出了一種基于光子相關性的相位成像方法，它不需要測量光強，而是測量光子之間的相關性。什么是光子相關性呢？簡單地說，就是兩個光子是否同時到達某個位置的概率。如果兩個光子是相干的，那么它們的相關性就很高，如果是不相干的，那么它們的相關性就很低。光子相關性是一種量子力學的現象，它可以用來描述光的統(tǒng)計性質。

論文的作者利用了一個事實，那就是光子相關性和相位有關。如果兩個光子來自同一個光源，那么它們的相關性就取決于它們的相位差。如果相位差是0或者π，那么它們的相關性就最大，如果相位差是π/2或者3π/2，那么它們的相關性就最小。這就給了我們一個思路，如果我們能夠測量出兩個光子的相關性，那么我們就可以推算出它們的相位差，從而得到物體的相位信息。

論文的作者設計了一個實驗裝置：他們用一個激光器產生一束光，經過一個分束器，分成兩束光，一束作為物體光波，照射在一個透明的物體上，另一束作為參考光波，直接通過。然后，兩束光再經過一個分束器，分別進入兩個單光子探測器，記錄下每個光子的到達時間。通過分析兩個探測器的輸出信號，我們就可以得到兩個光子的相關性，從而計算出物體的相位分布。

這種方法的優(yōu)點是，它不受相位波動的影響，因為它只關心兩個光子是否同時到達，而不關心它們的干涉效果。即使物體光波或者參考光波的相位發(fā)生了變化，只要它們的相位差保持不變，那么它們的相關性就不會改變。因此，這種方法可以在相位不穩(wěn)定的環(huán)境下工作，而不需要短時間內完成測量。

另一個優(yōu)點是，這種方法可以用很低的光強來實現，因為它只需要檢測到兩個光子就可以了。論文的作者用費舍爾信息的方法，證明了這種方法在每個相位穩(wěn)定時間內只檢測到兩個光子的情況下，可以達到最優(yōu)的相位重建精度。這意味著，這種方法可以用于低光通量的相位成像，比如紅外光或者X射線的相位成像。

這篇論文展示了一種新穎的相位成像方法，它利用了光子相關性的特性，克服了傳統(tǒng)干涉法的局限性。這種方法可以在相位波動的情況下，用低光強的光源，實現高精度的相位成像。這種方法對于各種相位成像的應用，包括生物醫(yī)學、天文學、量子物理等，都有很大的潛力。