我們對(duì)世界的理解很大程度上取決于我們對(duì)世界的組成材料及其相互作用的了解。材料科學(xué)技術(shù)的最新進(jìn)展提高了我們識(shí)別化學(xué)物質(zhì)的能力，并擴(kuò)大了可能的應(yīng)用范圍。

其中一項(xiàng)技術(shù)是紅外光譜，用于醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域的分子鑒定。然而，即使是現(xiàn)有的最好的工具——傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）——也使用加熱元件作為其光源。紅外區(qū)域產(chǎn)生的探測(cè)器噪聲限制了器件的靈敏度，而物理特性則阻礙了小型化。

現(xiàn)在，由京都大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組通過(guò)結(jié)合量子光源解決了這個(gè)問(wèn)題。其創(chuàng)新的超寬帶量子糾纏源可產(chǎn)生相對(duì)范圍更廣的紅外光子，波長(zhǎng)在 2 μm 和 5 μm 之間。該研究發(fā)表在《光學(xué)》雜志上。

使用超寬帶糾纏光子的量子紅外光譜。

電子科學(xué)與工程系的Shigeki Takeuchi說(shuō)：“這一成就為大幅縮小系統(tǒng)尺寸和提高紅外光譜儀靈敏度奠定了基礎(chǔ)”。

FTIR的另一個(gè)問(wèn)題是將龐大而耗電的設(shè)備運(yùn)送到各個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試材料的負(fù)擔(dān)。Takeuchi展望未來(lái)，他的團(tuán)隊(duì)的緊湊型、高性能、電池供電的掃描儀將在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)和安全等各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)易于使用的應(yīng)用。

Takeuchi補(bǔ)充道：“我們可以獲得各種目標(biāo)樣品的光譜，包括硬固體、塑料和有機(jī)溶液。島津株式會(huì)社（我們開(kāi)發(fā)量子光設(shè)備的合作伙伴）一致認(rèn)為，寬帶測(cè)量光譜對(duì)于區(qū)分各種樣品的物質(zhì)非常有說(shuō)服力”。

盡管量子糾纏光并不新鮮，但迄今為止，帶寬被限制在紅外區(qū)域的1μm或更小的狹窄范圍內(nèi)。同時(shí)，這項(xiàng)新技術(shù)利用量子力學(xué)的獨(dú)特特性（如疊加和糾纏）來(lái)克服傳統(tǒng)技術(shù)的局限性。

該團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)的啁啾準(zhǔn)相位匹配器件通過(guò)利用啁啾（逐漸改變?cè)�素的偏振反轉(zhuǎn)周期）在寬帶寬上產(chǎn)生量子光子對(duì)來(lái)產(chǎn)生量子糾纏光。

Takeuchi說(shuō)：“提高量子紅外光譜的靈敏度和在紅外區(qū)域發(fā)展量子成像是我們開(kāi)發(fā)真實(shí)世界量子技術(shù)的一部分”。

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