光谱是研究物质和光的不可或缺的工具，然而，所有最先进的方法，如基于光栅的和傅里叶光谱仪的分辨率都存在理论极限。在成像环境中，需要修改或利用光源、照明的相关性质才能突破瑞利极限，这通常是不可能实现的。此外，尽管瑞利极限最初是在光谱仪的背景下制定的，但超分辨率光谱很少，并且仅限于激光光谱仪。然而，荧光光谱截然不同：一个经典发射器在每个光谱空间模式中只提供一个小的光子数，这样才满足量子增强的条件。有研究人员发现量子Cramér-Rao界（Q-CRB）可用于识别光场中可用的最大信息，并在时域达到量子极限。将该方法应用于光谱存在诸多困难，尤其是在需要使用窄带光信号的情况下。然而，在核磁共振（NMR）光谱中，当用钻石色心进行感应时，量子存储器可以提高分辨率。
近日，波兰华沙大学量子光学技术中心的Mateusz Mazelanik和丹麦哥本哈根大学波尔学院的Michal Parniak联合研究团队将受到量子启发的超分辨率方法引入到光谱领域，并演示了一种能够以低于傅里叶极限的精度解决两个发射器频率差的设备。他们的方法利用具有内置时频处理能力的梯度回波存储器（GEM），通过编程实现脉冲分割时间轴反转（PUTTAI）干涉仪。该系统在超窄带域中运行，实现了15 kHz的分辨率，同时超分辨率增强因子为s=20±0.5，这意味着在相同的实验条件下，实现与直接光谱相同的分辨率所需的光子减少了约20倍。该工作不仅建立了一种新的超分辨率光谱方法，而且提供了高光谱分辨率的绝对值。从根本上说，这种超分辨率方法利用了光中已经存在的光谱信息，不需要光源的特定属性。通过使用自旋波量子存储器从光场中完全提取相位和振幅能够达到以上效果，这是由于记忆的长相干时间使得能够捕捉、处理和释放光线，从而实现最佳检测。相关研究成果发表在《Nature Communications》上。
