量子检测

近日，英国科学家首次展示了一种新型激光雷达系统，其使用量子探测技术在水下获取3D图像。该系统拥有极高的灵敏度，即便在水下极低的光线条件下也能捕获详细信息，可用于检查水下风电场电缆和涡轮机等设备的水下结构，也可用于监测或勘测水下考古遗址，以及用于安全和防御等领域。 在水下实时获取物体的3D图像极具挑战性，因为水中的任何粒子都会散射光并使图像失真。基于量子的单光子探测技术具有极高的穿透力，即使在弱光条件下也能工作。在最新研究中，研究人员设计了一个激光雷达系统，该系统使用绿色脉冲激光源来照亮目标场景。反射的脉冲照明由单光子探测器阵列检测，这一方法使超快的低光检测成为可能，并在光子匮乏的环境（如高度衰减的水）中大幅减少测量时间。激光雷达系统通过测量飞行时间（激光从目标物体反射并返回系统接收器所需的时间）来创建图像。通过皮秒计时分辨率测量飞行时间，研究人员可以解析目标的毫米细节。最新方法还能区分目标反射的光子和水中颗粒反射的光子，使其特别适合在高度浑浊的水中进行3D成像。他们还开发了专门用于在高散射条件下成像的算法，并将其与图形处理单元硬件结合使用。在3种不同浊度水平下的实验表明，在3 m距离的受控高散射场景中，3D成像取得了成功。量子检测技术在陆地上的应用，较多见诸报道。其实这种技术在水下的应用，同样空间广阔。例如，利用它进行海底地形勘测、水下考古、海底设备检测等等。不过，将这种技术应用于水下，绝对不意味着将其直接“照搬”。以在海洋中的应用为例，需要考虑海水的腐蚀性、洋流的运动、海底光照条件等多种特殊因素。因此需要使用特殊的耐腐蚀材料，进行特殊的设计，以更加适应水下环境的应用。

2023年10月4日，瑞典皇家科学院宣布，美国麻省理工学院的蒙吉巴文迪（Moungi G. Bawendi）、美国纳米晶体科技公司的阿列克谢埃基莫夫（Alexei I. Ekimov）和美国哥伦比亚大学的路易斯布鲁斯（Louis E. Brus）荣膺2023年诺贝尔化学奖，表彰他们 “发现和合成量子点”的科学贡献。在当今的材料应用领域中，纳米科学技术发展中的多个里程碑式工作来自于量子点相关研究。量子点（Quantum dots， QDs）已经成为备受瞩目的技术革命之一。图1. 化学家Moungi Bawendi（左）、化学家Louis Brus（中）和物理学家Alexei Ekimov（右）一、量子点是什么？量子点是一类半导体纳米微晶（Semiconductor Nanocrystals），简单来说，量子点是肉眼看不到的、极其微小的无机纳米晶体，直径在2-10nm。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，我们所看到的光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，一般来说，通过改变量子点晶体的尺寸可以改变发光颜色。具体而言，由不同的元素组成+量子点的方式进行命名，如“碳量子点”“硅量子点”。Alexei Ekimov是发现量子点的第一人，1981年他发现用氯化铜着色的玻璃，如果氯化铜颗粒大小不一样，玻璃颜色则会不一样，颗粒越小则越蓝，证实了量子点的尺寸发光效应。一般量子点颗粒越小，会吸收长波，颗粒越大，会吸收短波。比如2nm大小的量子点，可吸收长波，显示出蓝色。8nm大小的量子点，可吸收短波，呈现出红色。二、量子点在食品安全检测领域的应用因为量子点具有可调荧光和高光稳定性等独特特性，这些特性使其在食品安全检测中比传统荧光标记物更具优势。量子点的荧光可随尺寸和组成的改变而调节，从而实现对不同目标物的特异性检测。作为迄今为止人类发现的最优秀的发光材料，量子点已在食品安全检测领域展现出巨大潜力。首先，列举一些研究的范围：（1）检测食品中的食源性致病菌。目前，已确认30余种病原微生物可导致食源性疾病，其中细菌感染引发住院和死亡的人数最多。致病性大肠杆菌是一类常见的致病菌，是我国居民腹泻的首要病原菌，更是国际公认的卫生监测指示菌。目前有报道显示碳量子点（carbon quantum dots，CQDs）可用于检测大肠杆菌。也可以用于检测金黄色葡萄球菌、牛奶中沙门氏菌等。（2）检测食品中的生物毒素。生物毒素是生物机体分泌代谢或半生物合成的、不可自复制的有毒化学物质，由生物毒素引起的食物中毒已引起各国高度重视。目前有报道显示CQDs可用于黄曲霉毒素等的检测。（3）检测食品中的农药残留。（4）检测食品中的兽药残留。（5）检测食品中的重金属离子。（6）检测食品添加剂。量子点不仅在食品安全检测领域的研究工作很多，也有已经成型的检测仪器产品：（1）量子点微球荧光定量检测仪：通过将量子点包裹进纳米级微球中，制备出新型标记材料，能够实现对目标物的精准捕捉和定量检测。量子点微球荧光定量分析仪（力德力诺，点击图片可直达）量子点微球荧光定量分析仪的检测项目检测类别检测项检测样本真菌毒素黄曲霉毒素B1粮食、饲料原料、花生、油呕吐毒素粮食、饲料原料、花生、油玉米赤霉烯酮粮食、饲料原料、花生、油赭曲霉毒素A粮食、饲料原料、花生、油兽药残留氟苯尼考鸡肉、鸡蛋、鱼肉金刚烷胺畜禽组织、禽蛋氯霉素水产组织、蜂蜜恩诺沙星畜禽和水产组织呋喃唑酮水产组织、蜂蜜呋喃它酮蜂蜜氧氟沙星畜禽和水产组织孔雀石绿水产组织磺胺总量畜禽和水产组织农药残留多菌灵果蔬吡虫啉果蔬克百威果蔬啶虫脒果蔬多效唑果蔬腐霉利果蔬灭蝇胺果蔬（2）量子点荧光定量检测仪：应用竞争抑制免疫层析的原理，通过检测线荧光定量卡中的荧光强弱程度，定量分析真菌毒素、兽药残留、瘦肉精、抗生素、动物疫病、农药残留、临床检查项目等。量子点荧光定量检测仪（深芬仪器，点击图片可直达）量子点荧光定量分析仪检测项目：（1）真菌毒素残留类（黄曲霉毒素、呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A等）。（2）激素残留类（莱克多巴胺、克伦特罗、沙丁胺醇、己烯雌酚等）。（3）水产品安全类（呋喃妥因代谢、呋喃西林代谢、呋喃它酮代谢、呋喃唑酮代谢、孔雀石绿、氯霉素）。（4）抗生素残留类（磺胺、喹诺酮、喹乙醇等）。（5）其他（食品有毒有害物质、非法添加物类、水质监测等）。另有晶格创研生物技术（北京）有限公司以及江西维邦生物科技有限公司也生产量子点荧光定量快速检测产品。三、展望量子点在食品安全检测领域的应用研究探索工作还在不断推进，相信未来会不断推出新的产品。另外，量子点成像芯片的研究在2024年也有了新的突破，据报道，2024年3月，光谷实验室联合科研团队（华中科技大学实验室、温州实验室）研发的胶体量子点成像芯片（也称“视觉芯片”）已实现短波红外成像。目前，已完成小试、中试，可大面积加工，兼容12寸CMOS晶圆制备工艺，同时成本极低，有望颠覆市场。在食品检测、半导体检测等工业应用中，基于短波红外成像的机器视觉如同机器的“眼睛”，具有重要意义。联合科研团队先后突破了材料-器件-电路-集成-系统5个关键环节，突破传统工艺限制，开拓全新工艺路线，低温一体化集成，开发研制出国内首款量子点红外成像样机，售价将只有国外的1%，成本大大降低。将这种“视觉芯片”装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。参考资料：神奇的纳米发光材料.朱邦尚.澎湃新闻，2023年11月18日碳量子点及其荧光探针在食品安全检测应用中的研究进展.杨茂杰等.食品科学，2023年44卷光谷实验室颠覆性技术突破，量子点芯片成本将降低90%以上.长江日报，2024年3月7日

2019年11月6日，“2019 中科大牛津仪器纳米技术论坛”在合肥中国科学技术大学成功召开。论坛由牛津仪器与中国科学技术大学(以下简称“中科大”)联合举办，国内外学术及应用科学家共聚一堂，共同交流了纳米科技前沿成果及相关的检测手段。 中科大微尺度物质科学研究中心副主任侯中怀致欢迎辞 2018年，中科大与牛津仪器联合开展了第一届纳米技术论坛，相比于去年，今年的论坛更加聚焦应用，不仅从中科大内部邀请优秀学者作最新科技的演讲，而且从外校也邀请到了著名专家分享他们的研究成果，论坛获得了参会嘉宾们的高度赞誉。英国驻上海领事馆科技创新领事Stephen Brennan、中科大微尺度物质科学研究中心副主任侯中怀、中科大微纳研究与制造中心副主任周成刚、牛津仪器中国区总经理张鹏出席盛会并致辞。安徽大学葛炳辉教授、中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心杜海峰研究员、中国科学技术大学王鹏飞副研究员做特邀报告，分享了纳米科技结构调制、磁性纳米材料表征，以及纳米材料在生命科学、量子检测等方面的最新成果。牛津仪器的应用科学家也在会上介绍了EDS、EBSD、原子力显微镜、VR/AR光学元件等牛津产品在纳米科技领域的最新应用方案。 英国驻上海总领事馆科技创新领事Stephen Brennan谈中英科技合作 周成刚主任在接受采访时高度肯定了本届论坛，认为是牛津仪器搭建的一个很好的合作交流平台。“通过这个机会，我们可以和牛津仪器的应用科学家们一同探讨最新技术与应用难点。”周成刚说，他表示牛津仪器与中科大合作已久，2014年双方在中科大成立联合实验室，2015年开首次中科大设立“明日之星”奖学金，先后曾有18位中科大优秀学子获奖，本届论坛又有6位新星抱得奖金归。通过这些合作，不仅为牛津仪器赢得了更好的商业口碑，更让双方在先进科学、技术经验等方面实现了融合互助和共利双赢。 颁发“明日之星”证书 辩证统一中的不可或缺——纳米未来看仪器 科学仪器对于科学研究的意义是什么呢？王鹏飞研究员认为，两者是辩证统一的共生关系，科学仪器是科学研究非常重要的工具，同时也是科学技术不断迭代、积累、突破、成熟后的成果。而对于纳米科技而言，想要取得突破性的前沿成果，更是离不开仪器设备的不断创新进步。 “例如量子精密测量，就是一个很前沿的仪器研发方向。该技术的载体是金刚石里面的固态点缺陷，可以用其作为空间分辨率非常高的探针，在大气环境下完成对纳米样品的高精度测量。”王鹏飞说。这种技术可以让诸多领域的科学研究向前迈一大步，例如：在生命科学里可以把传统磁共振这种宏观的方法推进到纳米尺度；在材料学领域，可以通过新的磁场表征手段，对纳米级新材料实现结构解析；在信息学领域，可以测量纳米尺度的微波，助力微电子、晶体管的研发。 左至右第一行：周成刚主任（中科大），葛炳辉教授（安徽大学） 第二行：杜海峰教授（中科院），王鹏飞研究员（中科大） 第三行：周宏敏主任（中科大），竺仁博士（牛津仪器） 第三行：眭孟乔博士（牛津仪器），黄承扬博士（牛津仪器） 尖端科学研究都是做前人所未做，经常会有非常特殊的个性化需求，该怎样创新仪器技术，才能直击科学家的痛点呢？周成刚提出，仪器设备厂商与科研院所之间可以大力开展更多有关仪器设备性能改造和提升方面的合作。通过合理的开放共享和联合研究，将更多的先进技术和特殊特征集成到现有仪器设备上面，进而加速科学仪器的研发升级进程。 现场有奖竟答环节获奖观众 张鹏也表示，牛津仪器不仅是英国的牛津仪器，更是中国的牛津仪器，世界的牛津仪器，本次论坛是公司与中科大合作一个从点到面的里程碑，未来，将进一步加强与以中科大为首的科研院所的深度合作，为中国的科研和工业发展作出自己的贡献。 走向小、远、低、强——牛津仪器未来在中国 近两年，虽然中国制造业普遍增长乏力，但中国仍是牛津仪器业绩最好的市场，并且还在持续快速增长，目前已在牛津仪器全球业绩中占比达到约20%。大学和科学院所是牛津仪器的主要增长点，究其原因，牛津仪器中国区总经理张鹏表示，中国的发展已经进入了产能过剩阶段，而牛津仪器始终专注于尖端科研、技术和产品，因此能够在高科技领域维持强势增。 牛津仪器中国区总经理张鹏 纳米科技正是牛津仪器增长迅猛的主要领域和未来布局的重心之一。牛津仪器7大产品部门中，有5个的产品都与纳米科技相关。采访中，张鹏特别分享了牛津仪器未来在中国发展的战略目标——走向小、远、低、强。 走向小：走向微观结构，深耕微纳领域，牛津未来的产品研发和收购战略都将以此为基点展开。针对纳米研究，2019年牛津仪器升级了Aztec Live系统包括透射能谱和软件系统，实现了原位实时表征；此外还升级了可对大样品进行高精度测量的原子力显微镜。 走向远：牛津仪器的相机在中国的天文行业占有绝对优势，最新研发的大视野、高帧频、低读出噪声的sCMOS相机可以应用于太阳研究、轨道碎片追踪、天梯目标研究和系外行星搜寻。 走向低：牛津仪器的设备可以提供接近绝对零度的极低温设备，能够为量子研究和凝聚态物理提供充分的助益。走向强：牛津仪器在强磁场领域也是世界领先，结合牛津仪器的低温技术，可以高效率制备并表征二维材料和半导体材料，尤其是现在非常热门的第三代半导体材料。 除了产品升级换代，走向小、远、低、强之外，为了更好地为中国用户服务，张鹏表示，牛津仪器同时在不断升级中国的应用团队，输送更多的工程师去总部培训。现在有些业务线的应用产出率甚至高于了总部。“我们不单单是要销售极致的产品，更多地是为中国科研用户提供极致的服务，帮助客户取得突破性的科研成果。”张鹏说。 合影留念

生物传感器在医学领域也发挥着越来越大的作用。临床上用免疫传感器等生物传感器来检测体液中的各种化学成分，为医生的诊断提供依据。 　　在国家自然科学基金和中科院理化所青年基金项目的支持下，中科院理化所研究员唐芳琼领导的研究团队采用超声雾化法制备的水溶性碲化镉量子点，实现对乳酸脱氢酶(LDH)活性的定性定量分析。 　　日前，该研究成果在国际电化学与传感器领域影响因子排名第一的杂志《生物传感器与生物电子学》(Biosensors and Bioelectronics)上相继发表两篇论文。相关工作已申请两项中国发明专利。 　　拓展纳米材料的应用 　　生物传感器已应用于监测多种细菌、病毒及其毒素。生物传感器还可以用来测量乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸，以及各种致癌和致变物质。 　　乳酸脱氢酶存在于机体所有组织细胞的胞质内，并有着一定的正常范围。机体代谢异常，出现病变会引起乳酸脱氢酶含量的变化。因此，开发新型、快速、高效检测乳酸脱氢酶活性水平的方法可实现对常见的心肌炎、心肌梗塞、肾病、肝癌等疾病的早期诊断和实时调控。 　　“而将具有激发范围宽，发射光谱窄，荧光量子产率高，可通过调节尺寸、组成或结构来调节发射峰位，实现多色发光等优异光学特性的量子点用于开发信息容量大、响应速度快、灵敏度高、操作简便、成本低廉、便于携带的生物传感器，成为光学生物传感器研究的新热点。” 该团队成员之一、中科院理化所研究员任湘菱说。 　　唐芳琼领导的纳米材料可控制备与应用研究室一直致力于用价廉、可工程化的方法制备量子点并应用于生化检测，采用超声雾化法制备的水溶性碲化镉(CdTe)量子点实现对乳酸脱氢酶活性的定性定量分析。她们制备的新型生物传感器的检测范围为150~1500U/L，最低检测限达75U/L。 　　研究人员进而把这种方法拓展到血清中葡萄糖浓度的测定，并初步实现了对这两种物质的同时检测。她们构建的新型光学生物传感器与其他的量子点光学生物传感器(例如基于荧光能量共振转移的光学生物传感器)相比，不需要昂贵而复杂的生化分子修饰，方法简单快捷，操作易于掌握。此方法拓展了纳米材料的应用领域，为开拓生化检测分析的新途径提供了可供参考的实验和理论基础，促进了酶生物传感器的实用化发展。 　　“我们的目标是家庭化” 　　“通常用于检测乳酸脱氢酶的传感器制备过程复杂，需要一些复杂的分子，或者酶自身需要修饰，这样就需要一两天甚至更长的时间。而且需要经过专门培训的人来操作。我们这个检测体系可以用一些商品化的酶，医疗或生物制品市场可以买到的酶直接进行配制，配制过程一般只需要半个小时。”任湘菱说。 　　大多数人会每年进行一次体检，医生们却认为这个时间过长。不过，去医院体检是件很麻烦的事。通常要排队、挂号、检查要花上大半天时间，过几天还要再去取结果。很多人嫌麻烦，就不去体检了。 　　“如果我们能做到检测设备微型化，检测方法很容易掌握，而且能快速检测。自己在家隔几个月检查一下，既能发现疾病隐患，又方便了居民。” 任湘菱说，“现在家庭自己检查血压、血糖的多些，检测其他指标的比较少，主要是因为检测设备技术复杂，我们的目标就是实现体检家庭化。” 　　该团队用这一新技术作了血清检测，其结果和医院常用的设备对比十分吻合。 　　“要实现体检家庭化，还有大量的工作要做。未来我们会考虑做成试剂盒或试纸，和现在的血糖仪一样是用试纸插进去读数。”任湘菱说，“这属于光学传感器，我们主要的研究领域是生物试剂和纳米材料，因此也希望能和进行光传感、光器件研究的人合作，将比色转化成读数。”

新冠肺炎疫情暴发后，口罩作为医护人员和普通百姓工作出行的必备防护用品，成为紧俏货，很多人都有尝试各种办法对口罩进行重复使用，部分地区甚至需要摇号预约才能购买到口罩。截至目前，不少药店和超市，依然存在一罩难求的局面。随着疫情在全球多个国家出现，口罩不仅在中国，在全球范围内也出现了紧缺。疫情下的“图财害命”之举假冒伪劣口罩目前，随着各地陆续复工复产，国内政府和多家企业都在紧急扩产口罩，短期看全球口罩需求仍有数十倍以上的缺口。多家口罩生产企业都表示接到的订单已爆棚，正在全力赶工。令人遗憾的是市场上口罩的质量也存在“良莠不齐”的情况，在全民万众一心打好“防疫攻坚战”的同时，甚至有一些不法商家将一些不合格或劣质三无口罩投入市场，在疫情如此严峻、影响如此之大的情况下，这无异于“图财害命”。国仪量子携手市监局助力"战疫"在此背景下，近日，国仪量子发挥产业优势，助力战疫，与无锡市监局进行合作，使用扫描电镜对一批真假口罩进行检测。电镜工程师准备测样电镜中心实验室内，研发人员对无锡市监局送检的不同种类的口罩进行测试，利用国产自主研发的扫描电镜sem3000，在电压15 kv、真空度优于5x10-3 pa的条件下拍摄口罩样品，样品选取口罩滤材部分熔喷无纺布作为对比，分析过滤层纤维大小、孔径大小等物理特性。滤材形貌特征的差异可以作为相关部门辨别口罩使用寿命和过滤性能的参考依据。sem3000扫描电镜检测结果获得认可相关新闻报道送检样品的检测数据和结果出来后，国仪量子sem产品线工程师第一时间将完成的第一阶段检测报告反馈给了无锡市监局，初步的检测结果得到了市监局的认可，经过与前期口罩样品调查情况的核对，质监部门对国仪量子电镜中心的检测内容和数据给予了充分的肯定。随后，双方商定，接下来在疫情期间，无锡市监局将继续与国仪量子进行合作，推进口罩优劣快速检测方案的研究，共同助力战疫，打击“图财害命”之举。国仪量子面向全国开放电镜中心与此同时，国仪量子决定，在疫情期间，电镜中心将面向全国质监部门免费开放，提供口罩优劣快筛解决方案，助力战疫，协助相关部门打击违法伪劣口罩生产厂商。欢迎全国相关部门联系我们，样品可寄送至无锡量子感知研究所，地址：无锡市惠山区惠山城铁站区站前路2号（客运西站往西100米）， 我们将竭尽全力做好口罩样品电镜检测服务！更多检测及技术细节，欢迎继续阅读检测对象及目的利用SEM3000扫描电镜（点击查看）对比观察各个口罩样品中间过滤层的形貌特征及形态区别。口罩制样：口罩剪裁分层对样品1、2、3、4采样并剥离出第二层过滤层作样。注：样品1为不合格口罩，其余为合格正品。▲ 将样品分别剪成8 mm×8 mm左右的试样。试样制备▲ 在样品托上粘贴一块导电胶，导电胶大小应基本将样品托表面全部覆盖；▲ 用镊子压实所粘贴导电胶，将试样粘上去；▲ 将试样放入喷金仪中5 pa真空下使用pt靶20 ma喷120 s，完成喷金。样品观测█ 将试样按顺序装在样品台上，启动已经调试好的电镜；█ 开机抽真空至5x10-3 pa，加15 kv加速电压；█ 加灯丝电流，放大倍数分别调制200、1000、5000倍；█ 使用较快扫描档位进行调焦，在各倍数下，对聚光镜、物镜放大倍数进行粗调、微调；█ 在试样清晰度达到最佳后，切换慢扫档位，进行精细拍图。样品图像▼ 样品1200倍1000倍5000倍左右滑动图片查看更多▼ 样品2200倍1000倍5000倍左右滑动图片查看更多▼ 样品3200倍1000倍5000倍左右滑动图片查看更多▼ 样品4200倍1000倍5000倍左右滑动图片查看更多图像分析█ 口罩样品1，电镜照片中纤维较为稀疏，没有其他样品致密。█ 口罩样品1，电镜照片中单根纤维粗细没有其他产品均匀。特别说明：扫描电子显微镜可以用作口罩优劣的快速筛选，能够极大提高检测效率，为标准检测提供参考；部分信息及图片来源于网络。

仪器信息网讯 2021年4月21-23日，由中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、仪器信息网联合主办，中国仪器仪表学会分析仪器分会、南京市产品质量监督检验院、我要测网、江苏省分析测试协会、无锡量子感知研究所、城铁惠山站区管理委员会协办的2021第十五届中国科学仪器发展年会（ACCSI2021）在无锡成功举办。大会吸引科学仪器及检验检测等行业约1400位高端人士参会。近年来，“第二次量子革命”被提出，不同于“第一次量子革命”对量子现象的理解和直接利用，对微观量子世界进行被动观察和解释，“第二次量子革命”通过掌控量子效应、定制量子系统，扎根于纯粹量子效应的量子技术，以实现对量子状态进行人工制备和主动调控。量子科学很可能是21世纪促进人类文明进步的最重要基础科学。今年3月12日，在发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中首次将量子信息列到了科技前沿领域攻关的第二位，明确指出要求实现量子精密测量技术突破。面对量子科技的发展新契机，4月23日上午，第十五届中国科学仪器发展年会（ACCSI2021）召开了量子精密测量产业化发展论坛，邀请领域内的专家学者等，共同研讨量子精密测量技术及其产业化应用，以期推动量子精密测量产业化进程。（文后附视频回放链接）会议现场中国石油大学（北京）人工智能学院院长肖立志 致辞会议开始后，由中国石油大学（北京）人工智能学院院长肖立志教授致辞。致辞结束后，6位演讲嘉宾分别从不同的角度分享了自己在量子领域的相关工作，并与现场观众进行了热烈的交流讨论。现场观众提问交流报告人：国仪量子联合创始人、CEO 贺羽报告题目：国仪量子：引领量子精密测量技术产业化国仪量子秉承着“为国造仪”的理念，成立以来一直致力于量子精密测量技术赋能各行各业。报告中，贺羽介绍了量子精密测量的基本原理以及在医疗健康(例如冠心病诊断、单个癌变细胞检测、脑磁图研究)、科研检测(例如解析单分子结构、引力波探测、寻找新粒子)、能源开发(例如油气探测、探矿、电力)和工业发展(例如高精度原子钟、脑机交互、芯片电流成像)等领域的应用。国仪量子以量子精密测量技术为核心技术，为科研机构、企事业单位等提供高端装置平台、核心器件、核心技术解决方案等产品和服务。报告人：国仪量子测控事业部总经理 吴亚报告题目：量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用量子精密测量的研究离不开测控电子学产品的支持，量子态的控制与读出都依赖高精度、高灵敏度的测控系统。针对于此，吴亚在报告介绍了一系列针对量子精密测量领域的测控解决方案，以NV色心量子精密测量应用方向为基础，介绍了量子测控产品的实际应用方法。报告人：国仪石油技术（无锡）有限公司系统工程师 孙哲报告题目：量子精密测量在地球物理探测中的应用量子精密测量是量子信息科学的重要分支之一，该种测量技术具有远超经典极限的探测精度和灵敏度。在精度方面，顺磁共振技术能够对物质中未成对的电子进行精确探测并进行定性和定量分析，具有纳米尺度的空间分辨率；在灵敏度方面，原子磁力探测技术能够探测到强度低至fT级别的弱磁场信号。报告中，孙哲表示，采用顺磁共振技术对页岩等非常规储层的岩心或岩屑进行探测时，能够精确测量其内部顺磁性离子，进而可得到其表面弛豫率等重要信息，对研究其内部孔隙结构和润湿性等方面具有重要意义。采用原子磁力计作为井下和地面通信的接收机时能够有效提升信息的传输速率、稳定性和距离，大幅度提升油气的勘探开发效率，该技术在旋转导向系统控制、生产井流量阀控制以及随钻测井信息传输等方面具有广阔的应用前景。报告人：中国科学技术大学教授 廖昭亮报告题目：新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控发展新材料、新结构和新原理器件已成为在后摩尔时代主要的研究方向之一，它有望突破经典半导体器件的极限，进一步推动电子信息工业的蓬勃发展。这其中一个重要的思路就是利用外延制备技术原子级构筑新型电子功能材料。通过材料的外延组合调控，人工设计制备异质结、超晶格和二维材料等人工材料，从而探索发现革命性的新材料。廖昭亮在报告中重点介绍了其团队在这一领域的一些工作，包括用于材料外延制备的激光分子束外延系统的研制，以及基于激光分子束外延系统在制备多功能耦合复杂氧化物异质结体系方面取得的一些进展。主要包括磁性材料的界面设计、电子相变的连续调控，并结合同步辐射表征方法、理论计算、高分辨微区晶体表征等先进的手段探讨界面新奇现象的物理机制。报告人：国仪量子高级应用工程师代映秋报告题目： 基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋电子顺磁共振波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的结构、动力学以及空间分布的谱学方法，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。代映秋在报告中以顺磁共振的仪器开发和应用为主线，介绍X波段顺磁共振波谱仪的关键技术，以及基于金刚石NV色心的单自旋磁共振谱仪的实现和应用。视频回放内容嘉宾国仪量子：引领量子精密测量技术产业化国仪量子 联合创始人、CEO贺羽量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用国仪量子 测控事业部总经理吴亚量子精密测量在地球物理探测中的应用国仪石油技术（无锡）有限公司 系统工程师孙哲新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控中国科学技术大学 教授廖昭亮基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋国仪量子 高级应用工程师代映秋

据美国物理学家组织网2月7日报道，瑞典查尔姆斯理工大学的科学家开发出迄今世界上最灵敏的新式声波探测器，能检测到量子水平的声波。该研究有望带来一种将声子和电子结合在一起的量子电路，为量子物理开辟新的研究方向。相关论文发表在最近出版的《自然物理学》上。 　　这种“量子麦克”探测器是一种压电耦合单电子晶体管，这种晶体管中通过电流时，一次只过一个电子。研究小组模拟了卵石投入池塘形成的涟漪，并让这种声波在微晶片的表面而不是在空气中传播。这种声波波长仅3微米，但声波传过来时，探测器能迅速感知到。 　　他们还在芯片表面制作了一种3毫米长的回音腔，这样即使声音在晶体上传播的速度是其在空气中的10倍，探测器也能够极灵敏地追踪声波脉冲在回音腔壁之间来回反射，由此能清晰检出声波的性质。 　　研究人员指出，这种表面声波探测对波峰高度只有质子直径的百分之几的声波敏感，探测灵敏度在单个声子水平，频率为932兆赫兹。如此轻微的声音遵从量子力学法则而不是经典力学法则，其性质更像是光。 　　“该实验是用经典声波来做的，但我们把各项准备工作就绪，却发现研究的是标准的量子声波，此前还没有人做过这样的实验。”论文第一作者、博士生马丁古斯塔夫森说。 　　“量子麦克”探测器能检测的声波不仅极其轻微，其频率几乎达到了1千兆赫，比一组A音高21个八度。这种音调对人类听觉而言是太高了。研究人员还指出，他们的项目将表面声波的独特性和量子电路紧密结合在一起，为研究开辟了新方向，如声子—声子的相互作用、声波结合超导量子比特研究等。

在当前时代，环境问题、气候变化以及可持续发展已经成为全球关注的焦点。在这一背景下，气体检测技术变得尤为重要，以便实时监测和控制大气中的有害气体排放，保护人类健康和生态平衡。量子级联激光光谱技术作为一种先进的光谱分析技术，在气体检测领域具有显著的应用优势，以下是一些关键的优势：1. 高精度和高灵敏度： 量子级联激光光谱技术具有极高的分辨率和灵敏度。这使得它能够探测非常低浓度的气体，甚至在远距离下也能实现精确的检测。这对于监测罕见但有害的气体排放至关重要，例如甲烷等温室气体。2. 多种气体同时监测： 量子级联激光光谱技术可以针对多种不同的气体进行监测，而无需更换设备。这种多功能性使得它适用于不同场景下的气体监测需求，从工业污染到大气组成分析。3. 非侵入性： 与传统的气体采样方法相比，量子级联激光光谱技术是一种非侵入性的技术。它不需要直接接触气体样本，避免了可能引起污染或影响结果准确性的问题。4. 实时性： 量子级联激光光谱技术具有快速的数据采集和处理能力，使其能够实时监测气体浓度变化。这对于迅速响应气体泄漏事件或污染源的变化非常重要。5. 长距离探测： 量子级联激光光谱技术能够实现长距离的气体检测，这在一些需要遥感监测的场景下特别有用，如工业区域的气体排放监测。6. 节能环保： 由于量子级联激光光谱技术能够快速、精确地完成气体检测，它可以在很大程度上减少能源和资源的浪费，从而降低环境影响。总之，量子级联激光光谱技术在气体检测领域的应用优势主要体现在高精度、高灵敏度、多功能性、实时性、长距离探测以及节能环保等方面。随着技术的不断发展，它有望在环境监测、工业安全、气候研究等领域发挥越来越重要的作用。宁波海尔欣光电科技有限公司所应用的量子级联激光光谱技术，在气体检测领域的应用优势主要体现在高精度、高灵敏度、多功能性、实时性、长距离探测以及节能环保等方面。随着技术的不断发展，它将在环境监测、工业安全、气候研究等领域发挥越来越重要的作用。9月，海尔欣光电科技有限公司旗下品牌“昕甬智测”产品HT8800系列便携式高精度温室气体分析仪于中国甘肃省兰州市顺利进行现场安装、调试。HT8800系列便携式高精度温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、水）分析仪由宁波海尔欣光电科技有限公司自主研发、生产和销售，为“昕甬智测”品牌国产创新产品。该系列仪器基于量子级联激光技术设计，利用气体分子在中远红外的“指纹”吸收谱，使用半导体量子级联激光器（QCL）作为光源，使激光通过独创的中红外增强型光腔，被中红外光电探测器接收透射光并提取和分析透射光谱，准确反演获得目标温室气体成分的浓度，实现对目标温室气体分子的更精确、更及时、更科学的测量。更多详情请联系我们。

氨(NH3)是大气中最重要的碱性气体。农业活动，特别是施用合成肥料后的氨挥发，是人为氨排放的主要来源之一，也是农田养分流失的重要途径。这些氮(N)负荷有利于生态系统作为初级生产的营养投入，但也会导致许多环境和公共卫生问题，如生物多样性丧失、富营养化和雾霾污染。因此，特别是在农业地区，准确定量氨挥发和沉积通量对于了解地方和区域氮预算至关重要。然而，氨通量的现场测量仍然存在巨大的不确定性和挑战。 到目前为止，涡流协方差（EC）技术，基于同时测量地面上的湍流空气运动和气体浓度，是测量生态系统和大气之间的能量和质量交换的最直接的方法。对于氨通量测量，EC比其他方法有优势，因为它可以直接量化氨发射和沉积通量，并产生代表场尺度上空间平均的时间连续数据。然而，在过去，由于缺乏快速响应（≥10Hz）和高灵敏度的氨分析仪，特别是那些可以由现场太阳能电池驱动的分析仪，EC的应用受到了严重的限制。海尔欣昕甬智测推出一种采用量子级联激光吸收光谱技术的HT8700大气氨激光开路分析仪。根据实验室和现场测试，该仪器已被证明是在各种环境条件下测量氨通量的有效工具。 HT8700大气氨激光开路分析仪开创性的开路设计用于氨气测量基于量子级联激光技术，自主研发、设计、生产了的开路分析仪，具有低功耗（太阳能供电）、高精度（亚ppbv级）、快响应（10Hz）等特点，特别适合于地面氨排放和大气氨沉降通量的涡动相关法高频自动连续监测。 本研究采用HT8700大气氨激光开路分析仪，在全球氨热点地区之一华北平原的一个典型农业站点进行了氨通量测量。该实验时间持续了5周，并在小麦季节进行。本研究的主要目的是调查该农业基地秋季氨通量的特征，并量化氨对农田的干沉积和氨挥发造成的氮损失。

2月24日，北京市水利自动化研究所发布《北京市水利自动化研究所采购基于量子点光谱传感技术的“水环境侦察兵”项目（设备扩增）项目单一来源公告》。公告称，北京市水利自动化研究所拟采购100套由芯视界（北京）科技有限公司开发的第四代量子点光谱水质检测仪芯禹系列地表水监测终端QW-S024P0，预算金额达1536 万元。据了解，由芯视界（北京）科技有限公司开发的第四代量子点光谱水质检测仪芯禹系列地表水监测终端QW-S024P0，能够满足采购方所有技术要求。其水质监测设备将传统光谱仪缩小到手机摄像头大小，具有微小（低于5千克）、便携、超低功耗（小于1瓦，可连续运行4-5个月）、无二次污染、运行维护成本低（具备自清洁功能、无需专业人员维护）等特点。该设备具有目前在用的水质监测设备不具备的特点，可满足北京市水环境智能监测需求，起到“水环境侦察兵”的作用。以下为公告详情：北京市水利自动化研究所采购基于量子点光谱传感技术的“水环境侦察兵”项目（设备扩增）项目单一来源公告一、项目信息采购人：北京市水利自动化研究所项目名称：基于量子点光谱传感技术的“水环境侦察兵”项目（设备扩增）拟采购的货物或服务的说明：　当前，北京市水环境监管手段智能化水平有待提高，水质监测站点覆盖广度及数据有限，各级河长及水务管理和执法人员主要采用人工拉网式巡查的方式排查河道污染源，人力投入巨大，难以做到全天候连续、全覆盖，且容易存在巡查时不排、巡查过后偷排、捕捉排污事件有效性不高等问题，不能满足精细化管理需求的状况。为了达到规范要求和地表水质实时在线监测的实际需要，此项目主要内容是为北京市水务扩增购置水质在线监测设备，提高对北京市地表水环境质量监测能力。本项目拟采购100套实时水质自动在线监测设备（终端设备—量子点光谱水质检测仪）。本项目为扩增项目，拟采用升级版量子点光谱水质检测仪，功能进一步优化。应增加相关监测指标和功能，包括：太阳能供电、设备状态自动监测及报警、在线升级、自主清洁、北斗定位、4G数据传输等。拟采购的货物或服务的预算金额：1536 万元(人民币)采用单一来源采购方式的原因及说明：1.由芯视界（北京）科技有限公司开发的第四代量子点光谱水质检测仪芯禹系列地表水监测终端QW-S024P0，能够满足采购方所有技术要求。其水质监测设备将传统光谱仪缩小到手机摄像头大小，具有微小（低于5千克）、便携、超低功耗（小于1瓦，可连续运行4-5个月）、无二次污染、运行维护成本低（具备自清洁功能、无需专业人员维护）等特点。该设备具有目前在用的水质监测设备不具备的特点，可满足北京市水环境智能监测需求，起到“水环境侦察兵”的作用。2.该设备应用的量子点光谱仪技术，经教育部科技查新工作站查新，无相同或类似的文献报道。详见附件1《科技查新报告》（报告编号：2020-0468）。由基于量子点光谱传感技术的水质监测设备与开发的软件系统共同组成水环境原位实时在线监测系统，经中国科学院文献情报中心查新，无相同或类似研究。详见附件2《科技查新报告》（报告编号：2019-1491）。3.该设备采用的6项技术均获得实用新型专利，专利权人均为芯视界（北京）科技有限公司，专利如下：（1）适用四季变化的水体检测装置，专利号：ZL 2018 2 2208474.1（见附件3）；（2）适应复杂水体环境的水体检测装置，专利号：ZL 2018 2 2208448.9（见附件4）；（3）一种光谱型水质检测装置，专利号：ZL 2018 2 2208941.0（见附件5）；（4）水质监测系统，专利号：ZL 2018 2 0131962.4（见附件6）；（5）光谱检测装置，专利号：ZL 2019 2 2452792.7（见附件7）；（6）清洁装置和水质监测设备，专利号：ZL 2019 2 2452795.0（见附件8）。综上所述，该项目符合《中华人民共和国政府采购法》第三十一条第一款“符合只能从唯一供应商处采购的货物或者服务，可以依照本法采用单一来源方式采购”规定的情形，拟采用单一来源方式从芯视界（北京）科技有限公司采购。二、拟定供应商信息名称：芯视界（北京）科技有限公司； 地址：北京市海淀区成府路45号中关村智造大街A座三层303三、公示期限　2021-02-25 00:00至 2021-03-04 00:00四、其他补充事宜：本公示同时在中国政府采购网、北京市政府采购网、北京市水务局网站发布。五、联系方式1.采购人联 系 人：贾陆璐联系地址：北京市海淀区翠微路甲3号联系电话：010-566958482.财政部门联 系 人：北京市财政局采购处联系地址：北京市通州区承安路3号联系电话：010-555924053.采购代理机构联 系 人：北京江河润泽工程管理咨询有限公司联系电话：010-53105841附件：1、专家论证意见及专家姓名、工作单位、职称；(1) 专业人员签到表.pdf(2) 单一来源公示及专家论证意见.pdf2、评审专家和代理机构分别出具的招标文件无歧视性条款、招标过程未受质疑相关意见材料；3、其他附件；(1) 附件1-8：科技查新报告、实用新型专利证书.pdf需要采购的产品或服务清单：序号设备名称单位数量1终端设备---量子点光谱水质检测仪套100专业人员签到表.pdf附件1-8：科技查新报告、实用新型专利证书.pdf单一来源公示及专家论证意见.pdf

近日，来自山东师范大学的研究团队发表了《基于4.5 μm量子级联激光器的开放光路N2O气体检测系统研究》的研究成果。项目背景温室气体(Greenhouse Gas，GHG)的温室效应引发全球变暖和气候变化，这使得全球生态环境面临着很大的威胁。一氧化二氮（N2O）是全球六大GHG之一，相较于人们熟知的二氧化碳（CO2），N2O含量相对较低，但其全球变暖潜能值（Global Warming Potential, GWP）却是CO2的310倍左右，此外，它对臭氧（O3）也有一定的破坏作用。因此，有效探测大气中的N2O含量及其浓度变化趋势是至关重要的。N2O气体分子的吸收谱带主要集中在中红外区域，需要选用中红外光源对N2O气体进行探测。近年来，随着波长可调谐、可室温工作的量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）的研发技术日益成熟，将其与激光吸收光谱技术相结合，可以实现对气体的高分辨率、高灵敏度探测，被广泛应用于气体遥感探测领域。目前，结合激光吸收光谱技术及紧凑型多通道气室（MGC），可实现对气体分子的快速响应，并达到较低的检测限，但系统为封闭式光学路径，限制了在户外环境中持续检测的便携性、实际适用性和空间覆盖范围。因此，开放式光学路径的设计，对于户外大范围环境中气体浓度的实时检测是十分必要的。系统搭建宁波海尔欣光电科技有限公司为该项目提供了HPQCL-Q&trade 标准量子级联激光发射头、QC750-Touch&trade 量子级联激光屏显驱动器、HPPD-M-B 前置放大制冷一体型碲镉汞（MCT）光电探测器。HPQCL-Q&trade 标准量子级联激光发射头其波数的可调谐范围是 2203.7 cm-1~2204.1 cm-1，最大输出光功率可达 50 mW。 为了充分发挥 QCL 的波长可调谐特性，结合激光器驱动，对QCL 的工作温度以及电流进行设置，进而得到系统中所需要的激光器发射中心波长。QC750-Touch&trade 量子级联激光屏显驱动器结合触摸屏的显示功能，极大的方便了用户进行操作。 通过激光驱动器对注入激光器的电流进行更改，分析发射波数与驱动电流的相关性，调节驱动电流大小，分析在300 mA至360 mA的电流变化范围内，激光器波数随驱动电流变化的响应曲线。可以得到，随着电流逐渐增大，激光器的波数是逐渐减小的，对应的输出波长是逐渐增大的，其响应曲线可以表示为：y = -0.0271x + 2212.972。 同理，对激光器发射波数与温度的相关性进行分析，对温度进行调节，使激光器在30 °C至45 °C之间工作，分析激光器中心波数随温度变化的响应曲线。可以得到，随着温度逐渐升高，激光器的波数是逐渐减小的，对应的输出波长是逐渐增大的，其响应曲线可以表示为：y = -0.1716x + 2210.216。 综上所述，根据所选用的N2O吸收谱线波数为2203.7333cm-1，因此，所对应的QCL 中心电流和工作温度应分别设置为330 mA和36.0 °C。 HPPD-M-B 前置放大制冷一体型碲镉汞（MCT）光电探测器的感光面积为1×1 mm2，探测范围较为广泛，可达到 2μm-14μm，完全满足本系统探测的需求。由于探测器接收到的回波信号较为微弱，在对数据进行处理前，需要对信号进行放大，而该型号的探测器内部设计有前置放大器，以便后续可直接进行谐波解调和浓度反演等数据处理，同时也对系统的设计进行了简化。结论与创新点：使用该检测系统对大气中 N2O 浓度进行实时检测是可行的。(1) 选用QCL作为发射光源。QCL 具有波长调谐范围广、输出功率较高、并且可以在室温条件下工作的卓越性能。选取最优谱线位置为 2203.73 cm-1，能有效避免其他气体的干扰，实现对N2O气体分子的高灵敏度检测。(2) 为了避免MGC在远程或户外的大范围环境检测研究中的限制性，选用离轴抛物面反射镜和角反射镜，搭建了开放式光学路径的N2O气体检测系统。将大部分光学元件安装在一个光学平台上，实现了系统的紧凑、便携特性，并满足开放式、大范围环境监测的需求。(3) 经验证，当积分时间为1s时，N2O检测限为1.1 ppb，当积分时间延长至95 s时，系统达到最低检测限为0.14 ppb。结合实验结果，表征了系统的高精确度、高灵敏度、低检测限的性能，并且完全满足对大气环境中N2O浓度测量的标准。参考文献：张玉容，赵曰峰《基于4.5 μm量子级联激光器的开放光路 N2O气体检测系统研究》

日前，中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、王亚教授等人在量子精密测量领域取得重要进展，提出基于信号关联的新量子传感范式，实现对金刚石内点缺陷的高精度成像，并实时观测了点缺陷的电荷动力学。相关研究成果近日在线发表于《自然光子学》。此次工作中，研究团队提出了一种新的量子传感范式，即利用多个量子传感器之间的信号关联，提升对复杂对象的解析能力和重构精度。研究团队基于自主发展的氮-空位色心制备技术，可控制备出相距约200纳米的三个氮-空位色心作为量子传感系统，通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，材料中点缺陷的电荷动力学会带来随机的电场噪声。研究团队成功对微米范围内16个点缺陷进行了定位，定位精度最高达到1.7纳米。基于这种关联分辨和精确定位的能力，他们还实现了对每个点缺陷电荷动力学的原位实时探测，为研究体材料内部点缺陷的性质提供了新的方法。研究人员介绍，这一成果展示了基于量子技术的超高灵敏度缺陷探测，甚至在一千亿个正常原子中出现一个缺陷也能探测到。这要比目前最灵敏方法的探测极限提升两个数量级以上，有望为当前十纳米以下芯片中的缺陷检测提供一种强有力的技术手段。

2016年3月15日，昌平区环保局主持召开了“昌平区空气质量子站自动监测建设政府采购项目”验收评审会，建设单位昌平区环保局及专家组在现场勘验各个监测站点后，形成统一意见，认为我公司承建的空气质量监测子站满足招标文件要求，并严格依照合同执行，一致同意该项目通过验收。 　　“昌平区空气质量子站自动监测建设政府采购”项目，共设有三个空气质量监测站点，分别为：草莓园站、昌平区环保局站、阳坊站。　　同时，项目设置建设中心平台，用以接收以上三个空气监测子站的监测数据，进行数据分析与展示，为环境空气质量评估提供科学依据。中心站置于昌平环保局内机房，设置远程访问端口，可通过互联网对平台进行访问，实时查看三站的数据状态，进行站点管理。　　同时，监测子站设有报警系统，具有全面报警功能，如：查询功能、定时布防撤防、应用手机卡实现无线网络连接，分区布防，智能学习配件等；报警系统内置GSM卡模块，当主机发生报警时会自动拨打远程报警号码通知相关人员。 　　本项目是我公司在北京市辖区内承建的首个空气质量监测站项目，具有里程碑的意义。通过本项目中与专家组的深入沟通，公司项目组人员学习和总结了诸多宝贵经验，为公司后期实施同类项目打下了良好的基础。

此次，滨松光子学株式会社在日本国家研究开发法人新能源与产业技术开发组织（NEDO）主办的“实现IoT社会的创新传感技术开发”项目中，利用独自的微机电系统(MEMS)技术和光学封装技术，成功开发出世界上最小尺寸的波长扫描量子级联激光器(QCL)，其体积约为传统产品的1/150。通过将其与日本产业技术研究所开发的驱动系统结合，实现了高速操作和外围电路简化，同时作为光源安装在分析设备上，使可便携的小型分析设备的开发成为现实。在本开发项目中，我们提高了二氧化硫（SO2）和硫化氢（H2S）的探测灵敏度以及设备的维修性，目标是实现在火山口附近对火山气体成分的长期和稳定的检测。此外，它还可以应用于化工厂和下水道中有毒气体的泄漏检测和大气测量等。图1 世界上最小尺寸的波长扫描QCL，体积约为传统产品的1/150概要在火山爆发的前几个月，火山气体中的二氧化硫（SO2）或硫化氢（H2S）等浓度会开始逐渐上升，因此对该气体浓度的监测是火山爆发预测的常规方法。目前许多研究机构在火山口附近安装了电化学传感器分析设备，通过电极检测来实时分析火山气体的成分。但由于电极与火山气体的接触，容易出现寿命变短和性能降低的问题，因此除了定期更换部件等维护，监测的长期稳定性也是一个难题。这样，长寿命光源和全光学光电检测器分析设备则具有无需大量保养，还具有高灵敏度并长时稳定地进行成分分析的特点。目前因为光源的尺寸较大，尙难以将其安装在火山口附近。 在此背景下，滨松从2020年开始，参与了NEDO与产业技术综合开发机构(产综研)的“实现IoT社会的创新传感技术开发”※1项目，积极投入研究和开发具有全光学，小尺寸，高灵敏度和高可维护性特点的新一代火山气体监测系统。 滨松公司正在该项目中承担了分析设备光源的小型化任务，并成功开发出中红外光※2在7-8微米（μm，μ为百万分之一）范围内可高速改变输出功率的世界上最小尺寸波长扫描QCL（Quantum Cascade Laser）。※3（图1、图2、表）。本次新开发的产品是通过将其与产综研开发的驱动系统相结合，实现了高速操作和外围电路简化，作为光源安装在分析设备上，实现了可便携的小型化分析设备。此外，本项目的目标是进一步提高灵敏度和可维护性，实现长时间稳定地对火山口附近气体进行实时监测。同时也有望应用于化工厂和下水道的有毒气体泄漏检测和大气测量等用途。产品特点 1、开发了世界上最小的波长扫描QCL，体积约为传统产品的1/150。 公司利用独自的MEMS技术，对占据了QCL的大部分体积的MEMS衍射光栅※4进行完全的重新设计，成功开发出新的尺寸约为以前1/10的MEMS衍射光栅。此外，通过采用小型磁铁，减少了不必要的空间，并采用独特的光学封装技术，以0.1微米为单位的高精度实现部件的组装，实现了世界上最小的波长扫描QCL，其体积约为传统产品的1/150。 2、实现中红外光在波长7～8μm的范围内的周期性变化输出 滨松利用多年积累的量子结构设计技术※5通过搭载新开发的QCL元件，实现中红外光在易于吸收SO2或H2S的7-8μm的波长范围内的扫描输出。同时，我们还开发了可变波长QCL，可以从7-8μm范围内选择特定波长进行输出。 3、可高速获取中红外光的连续光谱 与产综研传感系统研究中心开发的驱动系统相结合，实现波长扫描QCL的高速波长扫描。它可以在不到20毫秒的时间内获取中红外光的连续光谱，可捕捉和分析随时间快速变化的现象。图2 波长扫描QCL的结构表 本次开发的波长扫描QCL的主要规格未来计划滨松公司将与NEDO和产综研进一步构建新型高灵敏度和高可维护性的火山气体监测系统，同时推进多点观测等实地测试。此外，公司将在2022年度内推出将该产品与驱动电路或与本司光电探测器相结合的模块化产品，以扩大中红外光的应用。 “注释” *1 实现IoT社会的创新传感技术开发 项目名称:实现IoT社会的创新传感技术开发 / 创新传感技术开发 / 波长扫描中红外激光器 研究开发新一代火山气体防灾技术 业务和项目简介：https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP_100151.html *2 中红外光 是一种波长比可见光长的红外光，一般把波长在4-10μm之间的红外光称为中红外光。 *3 波长扫描QCL（Quantum Cascade Laser） 量子级联激光器(QCL)是一种通过在发光层中采用量子结构，可以在中红外到远红外的波长范围内获得高输出功率的半导体激光光源。波长扫描量子级联激光器是将从量子级联激光器发出的中红外光进行分光，反射到MEMS衍射光栅，再通过对MEMS衍射光栅进行电控，使其的倾斜面发生快速变化，从而实现中红外光的波长快速变化并输出。 *4 MEMS衍射光栅 通过电流工作的小型衍射光栅。衍射光栅是一种利用不同波长的光衍射角度的差异来区分不同波长光的光学元件。 *5 量子结构设计技术 是一种利用纳米级超薄膜半导体叠层产生的量子效应的器件设计技术。在该开发中，滨松公司在QCL的发光层采用了独有的反交叉双重高能态结构（AnticrossDAUTM ）。

近日发生了一件与锂电池有关的惨烈事故：在成都一小区的电梯里，一辆电动车的锂电池起火爆炸！由于电梯空间狭小，温度瞬间飙升，这如同人间炼狱一般的场面，造成包括一名婴儿在内的多人受伤，让人心有余悸。近年来，锂电池以其高比能量、较高的工作电压、体积小、重量轻等优点已成为移动通讯、笔记本电脑等便携式电子产品的主要电源之一。但很多人不知道的是，锂电池这样一个稀松平常、在生活中常见的物品，爆后炸会产生很大的威力，并且，随着电芯所储存的能量越高，其爆炸威力也越大。央视曾经报道过，用电动车做短路起火测试，结果惊人：小小的电动车仅需3分钟可以烧到上千度，一旦爆炸将会严重影响人身安全！因此，研究锂离子电池的爆炸机理对提高锂离子电池的安全性有重要的意义。电动车锂电池为什么会爆炸？让我们先来了解下锂电池的工作原理。锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物为正极（根据正极化合物不同，常见的锂离子电池有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂等）。中间有一层隔膜，避免正负极短路。在充放电过程中，Li+在正负极间往返：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。在锂离子的嵌入与脱嵌过程中，同时伴随着等当量的电子的嵌入和脱嵌，也就产生了电流。了解了锂电池的工作原理，也就能知道锂离子电池会爆炸的原因了，主要分为以下两点：1、过充导致放出的锂过多，负极部位容量不足，充电时产生的锂就无法插入负极石墨的间层结构中，会在负极表面形成金属锂。时间一久，这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓胀破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。2、充放电时，电流的限制也很有必要。电流过大时，锂离子来不及进入间层结构中，也会汇集在负极材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。从上面可以看出锂电池燃烧爆炸的根本原因还是由于材料导致的。想要减少锂电池的燃烧或爆炸，普通用户除了在日常使用中注意减少撞击、高温接触等保护措施以外，电池厂家也应该注重电池的生产质量管理，提高锂电池的品质也可以减少事故的发生。利用扫描电镜可对锂电池的原材料及制作工艺进行检测扫描电镜可以用于观测锂电池的原材料表面形貌及微观结构，包括正极、负极、隔膜等材料，也可用于观测浆料活性物质、导电剂、粘接剂分散情况，以及极片辊压后极片材料表面状态、极片分切后极片边缘金属毛刺大小。 扫描电镜还可用于检测正负极耳焊接情况。这些检测对于锂电池的质量保证具有重要意义。电镜下的负极材料电镜下的隔膜极片涂层辊压过程微观结构演变示意图极片边缘金属毛刺国仪量子扫描电镜了解一下国仪量子扫描电子显微镜SEM3100SEM3100是一款性能优良的钨灯丝扫描电子显微镜。本型号电镜可快速更换灯丝，使用维护更便捷。标配超大尺寸样品仓，最大可支持样品直径370 mm，高68 mm，可在20至300,000倍下观察样品，最高分辨率可达3 nm，使用场景更为广泛。产品特点1.大腔体设计， 三轴电动样品台或五轴电动样品台 （选配），可放置最大样品直径370mm，高68mm2.纯中文界面操作简洁高效3.稳定的成像效果，超高的分辨率4.多种探测器可供选配，满足不同的应用需求5.模块化的结构设计，易于维护及保养6.符合人体工程学设计的旋钮控制板 （选配）

引力波模拟图 　　据近日美国《基督教科学箴言报》在线版文章称，德国引力波探测器GEO 600的一项奇怪发现，不但可能冲击现有宇宙理论，还引发美国费米国家实验室的科学家们开始建造一个“全息干涉仪”，将探测深入到“普朗克长度”，以便更进一步观察宇宙的时空结构及这一结构中的波动――引力波。 　　引力波被称为“爱因斯坦广义相对论中最后一个尚未被证明是对的组成部分”，新探测仪器的出现有可能使人们直接观测到时间的不连续性，亦将带领人们发掘宇宙起源最深处的奥秘。 　　激光干涉追寻时空波纹 　　引力波其实是爱因斯坦对于万有引力本质的理解。他认为引力场有一种跟电磁波一样的波动，是为引力波。而引力波表现为时空曲率的扰动，以行进波的形式向外传递，其传播速度等于光速。 　　按道理，引力波存在且无处不在，深空中的突变性事件，如超新星爆发、黑洞形成、大型天体相撞这些过程，都能辐射出较强引力波。但事实上，以往在地球上进行的引力波直接搜寻的所有努力都以失败告终。其原因在于，波动虽能造成地球上各处相对距离的变动，但当它们到达地球的时候已经变得非常弱了，对于地球上最先进的引力波探测器来说，其变动的数量级小于一颗质子直径的千分之一。因而尽管引力波毫不模糊且被公认，却一直只能是广义相对论的预言。 　　但科学家们可不满足于这一点。于是，基于激光干涉原理的引力波探测器被建造出来。这一类型的探测器通过测量两条激光束相遇时所形成的干涉图像的变化来探测引力波，干涉图像依赖于激光束的传播距离，当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。 　　因为目标是非常微弱的信号，引力波探测器的敏感度需达到几乎难以想象的程度。以德国引力波探测器GEO 600来讲，其对距离上极微小的变化都非常敏锐，甚至可探测到日地距离所发生的原子半径级别的变化。不过，这种激光干涉计的探测器灵敏度要与激光传播的距离成比例的话，一般来讲其尺寸都非常可观。 　　“奇怪波动”挑战现有认知 　　德国的GEO 600并不是新产物了，其已默默工作有些时日。然而，在近期利用其搜寻引力波的过程中，物理学家偶然发现了令人迷惑的现象――这一高科技设备虽然还没有找到引力波存在的证据，但却发现了大量的噪音。 　　这就有必要简单描述一下这类探测器的工作过程。以GEO 600为例，其要实现功能，需要发射一束激光穿过600米的隧道，再将激光分裂成两束，经过反射的一束以及未经反射的一束均进入干涉仪。当引力波经过这部分空间的时候，两束激光之间的微小位移将会由干涉仪进行探测。即便这种距离的变化非常之微妙，但如果引力波探测器有结果，那就很可能是引力波通过时引起的。 　　而今GEO 600的“噪音”让研究人员无从解释，在剔除了所有人为因素的影响之后仍不得要领，他们于是向费米实验室的科学家克雷格・ 霍根寻求帮助，希望他利用量子力学上的专业知识帮助阐明这一不规则的噪音。 　　霍根反馈的意见让人震撼又迷惑。他说：“看上去GEO 600受到了时空微观量子级别的冲击。”换句话说，GEO 600探测到的并不是来自什么噪音源，而是时空本身发生的量子级别波动。 　　这一看法的深层意义在于：根据爱因斯坦对宇宙的认知，时空应该是连续平滑的，而照霍根的结论推测时空实际上是不连续的，是由一系列量子点组成。其直指爱因斯坦的理论需要修正。 　　全新探测器进入量子尺度 　　量子力学的测不准原理意味着一些基本量度如长度和时间具有测不准性。而测不准的程度由普朗克常数确定，该常数可以定出最小长度量子――“普朗克长度”，比其更短的长度是没有意义的。 　　现在，要证明“奇怪波动”的来源，研究人员就需要深入到“普朗克长度”――10-35米进行探测，而GEO 600实验中探测到的噪音尺度不到10-15米。因此需要提升引力波探测仪的分辨率，这导致了“全息干涉仪”的产生。 　　“全息干涉仪”是利用全息照相的方法来进行干涉计量，其与一般光学干涉检测方法很相似，但获得相干光的方式不同。光学干涉检测方法获得相干光的方式如前所述，一般是将同一束光的振幅分为两个部分，但全息干涉计量术则是将同一束光在不同时间的波前来进行干涉，可以看作是一种波前的时间分割法。这就使相干光束由同一光学系统所产生，可以消除系统误差。 　　霍根认为，GEO 600在其尺度上发现的噪音是由于宇宙“视界”(天文学中黑洞的边界，在此边界以内的光无法逃离)的全息投射造成的。霍根比喻说，这就像一张图片越放大就会越模糊甚至像素化，宇宙“视界”投射其实发生在普朗克尺度中，所以在我们所身处的时空尺度上，这一投射发生了模糊。 　　而要验证霍根的结论，目前最值得依赖的就是这台“全息干涉仪”。其现正由费米实验室全力打造，它必将比GEO 600探测到更小的尺度，从而进入到量子尺度。如果霍根的看法是正确的，探测器将能探测到时空结构中的量子噪声，给我们现有对宇宙的认知带来巨大的冲击。

美国伦斯勒理工学院的研究人员开发出了一种基于纳米技术的新型量子点红外探测器(QDIP)。这种以金为主要材料的新型元件可大幅提高现有红外设备的成像素质，将为下一代高清卫星相机和夜视设备的研发提供可能。相关论文发表在《纳米快报》杂志网站上。 　　由美国空军科研局资助的这一项目，通过在传统量子点红外探测器元件上增加金纳米薄膜和小孔结构的方式，可将现有量子点红外探测器的灵敏度提高两倍。 　　研究人员称，红外探测器的灵敏程度从根本上取决于在去除干扰后所能接收到的光线的多寡。目前大多数红外探测器都以碲镉汞技术(MCT)为基础。该元件对红外辐射极为敏感，可获得较强信号，但同时也面临着无法长时间使用的缺憾(信号强度会逐步降低)。 　　在这项新研究中，研究人员使用了一个厚度为50纳米、具有延展性的金薄膜，在其上设置了大量直径1.6微米、深1微米的小孔，并在孔内填充了具有独特光学性能的半导体材料以形成量子点。纳米尺度上的金薄膜可将光线“挤进”小孔并聚焦到嵌入的量子点上。这种结构强化了探测器捕获光线的能力，同时也提高了量子点的光电转换效率。实验结果表明，在不增加重量和干扰的情况下，通过该设备所获得的信号强度比传统量子点红外探测器增强了两倍。下一步，他们计划通过扩大表面小孔直径和改良量子点透镜方法对设备加以改进。研究人员预计，该设备在灵敏度上至少还有20倍的提升空间。 　　负责此项研究的伦斯勒理工学院物理学教授林善瑜(音译)称，这一实验为新型量子点红外光电探测器的发展树立了一个新路标。这是近10年来首次在不增加干扰信号的情况下成功使红外探测器的灵敏度得到提升，极有可能推动红外探测技术进入新的发展阶段。 　　红外传感及探测设备在卫星遥感、气象及环境监测、医学成像以及夜视仪器研发上均有着广泛的应用价值。林善瑜在2008年时曾开发出一种纳米涂层，将其覆盖在太阳能电池板上，可使后者的阳光吸收率提高到96%以上。

一． 近红外双模式单光子探测器介绍SPD_NIR为900nm至1700 nm的近红外范围内的单光子检测带来了重大突破。 SPD_NIR建立在冷却的InGaAs / InP盖革模式单光子雪崩光电二极管技术上，是NIR单光子检测器的第一代产品，可同时执行同步“门控”（GM）和异步“自由运行”（FR ）检测模式。 用户通过提供的软件界面选择检测模式。冠jun级别的器件具有低至800 cps的超低噪声，高达30％的高校准量子效率，100 ns最小死区，100 MHz外部触发，150 ps的快速成帧分辨率和极低的脉冲 。 当需要光子耦合时，标准等级可提供非常有价值且经济高效的解决方案。基于工业设计，该设备齐全的探测器不需要任何额外的笨重的冷却系统和控制单元。 经过精心设计的紧凑性及其现代接口使SPD_NIR非常易于集成到最苛刻的分析仪器和Quantum系统中。OEM紧凑型 多通道控制器软件界面二． 近红外双模式单光子探测器原理TPS_1550_type_II是基于远程波长自发下变频的双光子源。TPS_1550_type_II采用波导周期性极化铌酸锂(WG-ppln)晶体，用于产生光子对。波导- ppln的转换效率比任何块状晶体都高2到3个数量级，并确保与单模光纤的高效耦合。0型和II型双光子的产生三． 近红外双模式单光子探测器应用特点特点： ▪ 自由模式 & 门模式▪ 集成电子计数▪ 校准后 QE可达 30%▪ TTL和NIM信号兼容▪ 暗记数 ▪ 盖革模式激光雷达▪ 量子密钥分发▪ 高分辨率OTDR▪ 光子源特性▪ FLIM 成像▪ 符合测试▪ 光纤传感四． 近红外双模式单光子探测器技术规格五． Aura 介绍AUREA Technology是法国一家知名的探测器供应商，公司致力于尖端技术的研发，基于先进的单光子雪崩光电二极管，超快激光二极管和快速定时电子设备，设计和制造了新一代高性能，功能齐全的近红外探测器。作为全球技术领导者之一，AUREA技术提供盖革模式单光子计数，皮秒激光源，快速时间关联和光纤传感仪器。此外，AUREA Technology直接或通过其在北美，欧洲和亚洲的专业分销渠道为200多个全球客户提供一流的专业支持。并与客户紧密合作，以应对当今和未来在量子安全，生命科学，纳米技术，汽车，医疗和国防领域的挑战。昊量光电作为法国AUREA公司在中国区域的独家代理商，全权负责法国Aurea公司在中国的销售、售后与技术支持工作。AUREA技术提供了新一代的光学仪器，使科学家和工程师实现卓越的测量结果。奥瑞亚科技与全球的客户和合作伙伴紧密合作，共同应对量子光学、生命科学、纳米技术、化学、生物医学、航空和半导体等行业的当前和未来挑战双光子是展示量子物理原理的关键元素，并实现新的量子应用。例如，双光子使量子密钥分发技术得以发展，以确保数百公里范围内的数据网络安全。在生物成像应用中，双光子光源产生原始的无色散测量。 更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。

【背景介绍】短波红外（SWIR，1000 ~ 3000 nm）光由于受空气中颗粒物的散射较弱，使其在恶劣天气或生物组织中也能提供长距离的有效探测，并在成像场景中提供更多物质化学信息，同时对人眼更安全。这使得短波红外在光通信、远程遥感、自动化视觉技术、生物成像、环境监测和光谱技术等领域中发挥着关键作用。然而，目前市场上的短波红外传感器采用异质外延技术，但由于其制备方法繁琐，不适合大规模、低成本的3D成像应用。随着胶体量子点（QDs）的出现，其尺寸可调的光学特性使其成为探测短波红外光的理想选择。虽然近年来短波红外光电二极管结构探测器的响应时间有所缩短，但至今仍未达到纳秒级水平，这成为将胶体量子点应用于短波红外光电探测领域的主要挑战之一。【成果简介】据麦姆斯咨询报道，近日，比利时根特大学的邓玉豪（第一作者兼通讯作者）等人取得了一项突破性进展，成功利用超薄的胶体量子点吸收层，实现了基于胶体量子点的短波红外光电二极管（QDPDs）的纳秒级响应。这一研究成果创造了短波红外领域全球最快响应的胶体量子点光电探测器，相关内容以“Short-Wave Infrared Colloidal QDs Photodetector with Nanosecond Response Times Enabled by Ultrathin Absorber Layers”为题在国际著名期刊《Advanced Materials》上发表，为胶体量子点在超快短波红外探测技术的进一步研究和应用提供了重要参考。【核心创新】1. 作者通过优化超薄结构器件的制备方法，克服了传统方法的不足，得到1600整流比，42%外量子点效率，98%内量子效率的光电二极管器件。2. 作者通过结构优化，实现了超薄结构下量子点层2.5倍的吸收增强，使得超薄层仍然可以获得较高EQE。3. 作者通过厚度与面积优化，平衡了载流子迁移与RC延迟时间，最终得到创纪录的4 ns响应时间。【研究概览】图1 胶体量子点探测器响应时间的数值模拟。计算表明，漂移时间将限制厚度较大的器件的响应，而RC延迟效应将决定较薄器件的响应时间，通过降低器件面积，可以实现纳秒级的响应时间。图2 胶体量子点光电探测器制备流程优化。作者通过浓度梯度的交换法，提高了PN结的质量，得到了整流比1600的器件。图3 胶体量子点光电探测器结构示意图和性能。该器件的胶体量子点层优化为100 nm，器件的EQE达到了42%，利用结构形成法布里-珀罗腔，在超薄结构的基础上将量子点层的吸收增强了2.5倍，器件的内量子效率可以高达98%。图4 不同大小、不同厚度的胶体量子点光电探测器的响应时间。通过降低器件面积、优化器件厚度可以使得器件具有更快的响应，最终实现了4 ns响应时间的世界纪录，也是首次将胶体量子点短波红外探测速度逼近到了纳秒级别。图5 进一步提快胶体量子点光电探测器的响应分析。通过提高胶体量子点层的迁移率，该器件结构还可以继续优化，完全可以实现亚纳秒级的响应时间，这为接下来胶体量子点超快探测器的研究阐明了研究方向。【成果总结】这项研究工作实现了一项重大的突破，首次设计出超薄吸收层的胶体量子点光电探测器，成功在短波红外波段实现了纳秒级的响应时间。通过采用浓度梯度的配体交换方法，制备了具有高质量PN结的薄膜结构器件。该光电探测器在1330 nm处获得了42%的外部量子效率，这得益于在胶体量子点光电二极管内形成的法布里-珀罗腔和高效的光生电荷提取。此外，通过进一步提高载流子迁移率，该器件可以实现亚纳秒级的响应时间。这项研究的成功突破将对短波红外超快光电探测技术的未来发展产生重大的影响。论文链接：https://doi.org/10 .1002/adma.202402002【作者简介】Yu-Hao Deng（邓玉豪）博士，比利时根特大学BOF博士后研究员，主要研究方向为胶体量子点材料与光电器件，以及钙钛矿材料表征与光电器件。邓博士之前已在Nature、Advanced Materials、Matter、Nano Letters、Physical Review Letters、Advanced Science等国际期刊上发表论文数篇。

5月21日，2024量子精密测量赋能产业发展大会暨第三届量子科仪节在合肥高新区举行。国仪计测（深圳）量子科技有限公司重磅首发了自主研发的微波量子精密测量仪器——QuEM-I计量型微波量子场强测量仪（Metrology-grade Quantum Microwave E-field Meter），这是一款基于高激发态里德堡原子的全新微波量子精密测量仪器，在测量灵敏度、频率范围、不确定度以及计量溯源性方面具有独特的优势，可广泛应用于微波计量测试、电磁兼容、电磁环境监测、频谱分析及无线通信等领域。发布会现场仪器介绍QuEM-I 计量型微波电场测量仪（Metrology-grade Quantum Microwave E-field Meter）是一款基于高激发态里德堡原子的微波量子精密测量仪器。基于量子相干效应将微波电场直接溯源至基本物理常数普朗克常数（h = 6.62607015×10-34Js）和国际单位制（SI）基本单位频率。这种全新的量子测量仪器在测量灵敏度、频率范围、不确定度及溯源性方面具有独特的优势。技术优势01 碱金属原子固有能级频率标尺实现仪器自校准02 支持基于本地时钟或GNSS远程高精度频率溯源03 低电磁扰动光纤耦合原子探头 / 微波腔增强型原子探头（选件）04 支持国标GB/T 43735-2024多模式里德堡原子制备泵浦激光组合05 内置减隔振机构，光机电一体化高度集成，支持定制硬件调试接口06 友好操控界面，底层软件开放，提供不确定度分析模块应用场景&bull 无线电计量&bull 电磁兼容&bull 电磁环境检测&bull 频谱分析&bull 电磁成像&bull 无线通信&bull 雷达导航关于国仪计测（深圳）量子科技有限公司国仪计测（深圳）量子科技有限公司是中国计量科学研究院系列专利技术通过科技成果转化，与国仪量子技术（合肥）股份有限公司合作设立的科技型公司，成立于2022年，注册地位于国际科创中心城市深圳，公司专注量子计量测试科学仪器研发与推广，当前重点研发基于里德堡原子的量子微波测量科学仪器及其配套设备。

美国华盛顿大学的研究人员发现，通过观察原子在激光刺激下发出的光的类型，他们可以检测到原子的“呼吸”，即两层原子间的机械振动。这种原子“呼吸”的声音可帮助研究人员编码和传输量子信息。研究人员还开发了一种设备作为量子技术的新型构建块。研究成果发表在6月1日的《自然纳米技术》杂志上。研究人员研究激子试图创造一个单光子发射器，或称“量子发射器”，这是基于光和光学的量子技术的关键部件。为了做到这一点，研究小组将两层薄薄的钨和硒原子放在一起，形成二硒化钨。研究小组发现，二硒化钨原子会发射另一种称为声子的准粒子。声子是原子振动的产物，类似于呼吸。二硒化钨的两个原子层就像相互振动的微小鼓膜，产生了声子。这是第一次在这种类型的二维原子系统中观察到单光子发射器中的声子。当研究人员测量发射光的光谱时，他们注意到几个等间距的峰。激子发出的每一个光子都与一个或多个声子耦合。这有点类似于一级一级地攀登量子能量阶梯，在光谱上，这些能量尖峰由等间距的峰直观地表示。施加电压后，研究人员发现可改变相关声子和发射光子的相互作用能量。这些变化是可测量和可控的，与将量子信息编码为单光子发射有关。研究团队希望能够控制多个量子发射体及其相关的声子态，而不是一次只控制一个量子发射体。这将使量子发射器能够相互对话，从而为量子电路的建立打下坚实的基础。

量子传感器和测量设备能够为商业、政府和科学应用提供精确性、稳定性和新功能，产业界、学术界、政府部门间的合作可以促进量子测量科学和产业进展。此前，美国国家科学和技术委员会(NSTC)量子信息科学小组委员会(SCQIS)发布了题为《将量子传感器付诸实践（Bringing Quantum Sensors to Fruition can be found）》的报告。　　报告以美国《量子信息科学国家战略概览》和《国家量子倡议(NQI)》法案为基础，讲述了当前主要应用的5类量子传感器是原子钟、原子干涉仪、光学磁力器、利用量子光学效应的装置和原子电场传感器，量子测量从研发到产业化阶段主要面临人才多样化、技术可行性、关键辅助性技术和组件和知识产权与技术转让4大方面挑战。报告针对量子测量研发、应用领域提出1-8年的短中期建议，其长期目标是通过量子技术的发展促进经济发展、安全应用和科学进步。该报告增强了美国QIS国家战略，体现出美国在量子测量领域的重视和决心。　　（一）量子传感器　　量子传感器(quantum sensors)是利用量子力学特性(如原子能级、光子态或基本粒子的自旋)进行测量的设备。量子传感器在定位、导航、计时、本地和远程、生物医学、化学和材料科学、基础物理学和宇宙学等不同领域均有使用。目前，量子测量领域有5类主要的量子传感器。表1 量子测量5类主要的量子传感器名称工作原理应用领域量子传感器原子钟当标准GPS信号不可用时，使用原子钟辅助网络和高精度时间传输协议可以为导航系统提供弹性地质学、地震学、石油勘探、电网运营和金融服务业等原子干涉仪在基础物理学领域的应用包括万有引力常数(大G)的测量、等效原理(自由落体的普遍性)的测试、毫米级的引力测量、暗物质粒子的搜索以及引力波探测的可能替代方法火山学、地下水、矿藏、潮汐动力学和冰层等地球科学研究，陀螺罗盘、卫星定位、制导、导航重力测绘和海底避障等应用光学磁力器基于蒸汽、玻色凝聚体或固态系统(如金刚石中的氮-空位(NV)中心)中原子自旋的光学磁力计用于神经功能的生物医学研究，支持生物样本的无创检测和表面科学的新工具利用量子光学效应的装置利用量子光学效应的设备提供了突破显微镜、光谱和干涉测量中的标准量子极限的机会。非经典状态的光子使测量达到海森堡极限DNA测序、酶活性跟踪、粒子物理学、暗物质搜索、量子网络协议和微光遥感原子电场传感器使用里德堡原子态作为换能器或量子天线，来测量从直流(0 Hz)到太赫兹(1012 Hz)的宽频率范围内的电磁场应用于遥感和电测领域，其他应用包括扩大蜂窝塔之间的距离，以及采集具有宽动态范围的信号　　（二）困难与建议　　量子测量从概念验证设计到实现可应用的产品仍然需要克服许多障碍。首先，研发工作分散、巨大应用空间和潜在用户需求，使人们很难专注于某一特定的应用或需求，许多量子测量市场驱动力和商业价值仍未明确；其次，从基础研究到商业化产品成型需要大量和持续性的资金。量子测量技术的研发不仅需要高校、研发机构和企业间共同参与，一个有凝聚力的、系统性的战略路线尤其重要，使多个机构目标一致，联合产业链上的企业在一些特定应用和关键辅助性技术上共同开发，并且与合作企业处理好知识产权、收购、商业安全和寻求战略合作伙伴等关系，使量子测量技术更加高效成熟。　　1.团队人才专业多样化问题　　面临的挑战：许多进行基础研究的科学家可能缺乏量子测量应用和商业化相关领域的专业知识，比如不熟悉当前具有竞争性的技术或者军事领域应用下部署传感器的严格要求等，所以还需要完善专家团队的多样化，找到各领域的专家和行业精英一同参与。但是存在寻找人才时间长，晋升和任期标准不一致，对新的联合项目缺乏方案资源或资金支持，回报周期长等实际困难，进展缓慢。　　建议：QIST研发机构，如NIST、NSF、DOE、DOD、NASA和情报界，应该加快开发新的量子测量技术，并优先与量子测量最终用户建立合作伙伴关系，共同测试、开发和推广应用结果，从而帮助量子测量企业改进技术、实现市场目标或任务，共同努力通过提供新的资源、先发优势和提高对新兴技术的认识而使最终用户受益。 　　2.具体技术的可行性问题　　面临的挑战：（1）量子技术被过于夸大，使得有些用户对量子测量的潜在应用有不切实际的期望或误解，另一方面因量子测量未被有效推广，还有一些潜在的用户不知道量子测量的存在而错过商业机会。在实现一定的市场规模之前，较难预测实验室成果的商业可行性，特别是与现有的、传统的替代方案和基准比较，传统测量已有几十年的研发经验和商业市场，量子测量大规模进入市场还需要很长一段时间。（2）因为传感器的实用价值取决于许多因素，包括在现实环境中的性能、对环境噪声的响应、可靠性、带宽、占空比和操作时间等规格，而这些实地部署时的必要条件通常不是科学家或研发专家在早期原型优化时能想到首要任务。因此，潜在市场用户应该帮助进行判断。 　　建议：使用传感器的机构应进行可行性研究，并与QIST研发领导人共同测试量子原型系统，以确定有市场前景的量子测量技术。（1）量子测量应用机构应确定一些相关的量子技术，并进行专门的市场调查，寻找可应用的美国政府机构进行技术商用和推广，如美国国土安全部、国家卫生研究院、农业部、美国地质调查局、美国国家海洋和大气管理局，以及能源部、国防部和NASA中的部分部门。（2）国家实验室、联邦政府资助的研发中心和学术界的科学家也可以是研发试验阶段的采用者。（3）QIST研发从业者和这些最终用户的共同努力可以优先用于现场测试、共同设计和开发新的量子传感器原型和应用。（4）各机构可以利用SCQIS及其工作组来帮助确定潜在的合作伙伴关系。 　　3.关键辅助性技术和组件　　面临的挑战：由于控制量子系统所需的严格技术要求和高昂的工程成本，获取关键辅助性技术仍是挑战。将量子实验室原型移植到现场演示所需要的组件或工艺，如专用材料、制造设施、集成光子器件、激光器、电子器件、真空系统、互连、量子控制和诊断等，这些尚未完全可控可用，而且这些辅助性技术和器材目前没有足够的市场实现规模生产，仅在实验室内投入使用，依赖实验室研发投入和应用场景，这些障碍不但影响了所需子系统的开发，在没有多次技术迭代和后续改进的情况下，也为量子测量最终用户的使用和推广带来困难。　　建议：支持研发工程的机构应该与SCQIS工作团队合作，帮助促进量子测量更精确、更实用、更优化成本的关键组件开发。与产业界共同探索，有针对性的投资相关基础设施，从而生产出跨领域、多功能的组件，为多种量子设备的开发提供可能，如适用波长的可靠激光器和集成光学电路。各机构可协调对辅助性技术的战略研发和投资，建立合资企业和人才队伍，培育可持续的量子产业基础。 　　4.知识产权与技术转让问题　　面临的挑战：在目前量子技术尚不成熟的阶段，地区或企业间一些保证知识产权的做法可能会阻碍合作，特别是国际间的合作。同样，进出口限制也可能会推迟收购和减缓开发，进而降低竞争力。因此，需要一些策略性的措施来确保研究安全，同时维护美国公开、透明、诚实、公平、客观和民主的科学精神。过度保护研究安全免受威胁，也会同时带来另一种风险，即过度过大地实施保护措施会抑制技术交流与进步。 　　建议：各机构应该简化技术转让和收购的流程，如来源选择、购买权和许可协议等，鼓励量子测量技术的开发和早期应用。高效的技术转让和获取过程对创新至关重要，它们可以减少技术开发人探索商业可行性的行政障碍，帮助最终用户访问和共同开发产品，有助于推进政企合作。其次，在公平可信的情况下，相关决策可适当考虑促进创新和基础研究的方式，以减轻行政负担，促进快速创新。为此，机构应结合法律法规，慎重考虑对技术或操作风险的承受能力，探索维护研究安全的最佳操作方式。由于技术转让取决于政府、企业和学术界不同部门，一种方法是让SCQIS、NSTC实验室参与到市场小组委员会及其工作组中，有助于相关决策。　　（三）短中期发展规划　　为落实上述建议，报告指出了研发界在短期(1-3年)和中期(3-8年)的若干规划。　　未来1-3年内：　　1.QIST研发领导人向各机构提供关于量子测量的简报和研讨会。简报包括对现有量子测量技术的调查及其对机构市场需求的影响力分析。结合简报，企业将共同测试和演示量子测量，并编制具有可行性性能指标的策划清单。 　　2.潜在市场用户应该参加以QIST为中心的专业协会会议、研讨会和圆桌会议等，了解用户及市场需求。最终用户可以参加“提议者日活动”，告知研发界他们对量子测量技术的兴趣和期望。　　3.建立流动性的量子测量研发合作企业关系，多个企业将参与联合现场测试和初步结果评估，量子测量技术的开发、测试和共同设计有助于开创和验证新的应用场景。对于成果跟踪与评估，分类各个量子测量技术成熟度将很有必要。　　4.确定量子传感器的具体、高效应用场景，其中重要的一项是关键组件的优先列表，以及相关工程研发的规格和计划。　　5.确定工程基础设施和研发项目清单，确定最优排序，便于解决每个项目的辅助性技术和应用难题；预估每个研发项目所需的时间、投资预算及其潜在风险；鼓励建设实施有助于多个量子测量应用的基础项目或基础设施。　　6.设立或建立能够促进量子测量技术发展的法律、政策咨询机构。　　7.跟进量子测量技术的各个环节进展，包括文献统计、参与者、专利、量子测量技术许可，以及量子测量销售收入、国内外的量子测量关键组件或辅助性技术发展进展等。　　未来3-8年内：　　一旦确定了有可行性的量子测量技术，研发界和SCQIS机构应与应用方合作推进现场测试演示，以加快技术早期采用和项目落地过渡；优先考虑组件小型化和子系统集成；争取投资方支持，与代工厂合作开发、建设研发实验基础设施；为已确定的量子测量技术和组件制定标准。　　量子测量虽然还有很多基础科学有待完成，但量子测量全新的应用和平台蓄势待发。该报告介绍的量子测量发展战略侧重于原型系统的现场测试，协调和解决这一难题，将有助于推进整个QIST领域实现突破。将量子测量从实验室推向市场需要漫长的过程，必须要有相应的国家科学战略，为量子测量技术的研发、测试和应用做好全程支持与服务，从而加速量子测量变革性的产品和服务推向市场。在此过程中，早期技术采用者将获得先发优势，创新者和企业家将获得知识产权，市场用户收益于优良的量子测量组件和设备，甚至包括其他领域的科学家，从而拓宽QIST研发生态链。总而言之，为了让美国更好的实现量子技术的经济、安全和社会效益，各机构应该齐心协力，共同推动量子测量技术的关键性进步。[2]　　资料来源：　　[1] https://www.whitehouse.gov/ostp/nstc/reports/　　[2] https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2022/03/03-2022-BringingQuantumSensorstoFruition.pdf

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

据合肥市政府近日发布的《第三批合肥市技术创新中心认定名单》，本源量子与中科院量子信息重点实验室共建的量子计算合肥市技术创新中心通过认定，成为国内首个围绕量子信息技术建设的技术创新中心。该中心将在量子测控技术、量子技术升级与工程化等方面展开科研攻关。　　量子计算：信息时代的“核武器”　　量子计算作为一种遵循量子力学规律、调控量子信息单元，从而进行高速数学和逻辑运算的新型计算模式，被喻为信息时代的“核武器”。量子计算具有天然的并行计算能力，可以实现计算规模和速度的指数级提升，能够在众多关键技术领域提供超越经典计算极限的核心算力，尤其可与人工智能、大数据分析等技术相结合，为当前智能制造、金融分析、新材料研发、生物医疗、航空航天、气象预警等领域带来革命性转变。　　作为前沿的高新科技，量子计算已成为世界各大巨头公司争相入局的新兴产业，量子计算未来的潜力巨大。国际上，谷歌、国际商业机器公司（IBM）、英特尔、三星、空中客车、洛克希德马丁和富士通等巨头企业纷纷投入量子计算研发领域。　　全球多个国家和地区出台多项政策支持研究量子技术。2020年，IBM公司公布了量子计算机未来十年的发展路线：计划在2021年建成包含127个量子比特的中型计算机，在2030年达到100万个量子比特。2021年11月，该公司宣布制造出了127个量子比特的量子计算机，这也是当前世界上最强大的量子计算机。每增加一个量子比特都代表着能力的巨大进步，经典计算机的能力以线性的方式增长，而每增加一个量子比特能使量子处理器的潜在能力加倍。IBM已经开始了它在全球部署量子计算机的计划。截至目前，已经在德国、日本等国家部署量子计算机达20余台。　　在量子计算机领域，IBM不是唯一有野心的公司，谷歌同样如此。2019年9月20日，谷歌内部研究报告显示，其研发的量子计算机Sycamore成功地在3分20秒时间内，完成现今最先进的传统超级计算机需1万年时间处理的问题。它声称在全球首次实现“量子霸权”。“量子霸权”指的是量子计算机处理某一类问题的能力超过经典计算机，这种计算机属于专用量子计算机。　　我国进入量子计算产业化的时间相对较晚。近几年，伴随国家层面的政策和资金支持，阿里巴巴、腾讯、百度、华为等国内科技巨头已经在投资并开发相关产品及技术，更有以本源量子为代表的、孵化于知名大学实验室及科研机构、代表量子技术最前沿的初创企业崭露头角。　　量子计算技术创新中心：坚持自主研发，不落人后　　据了解，量子计算合肥市技术创新中心将在量子测控技术、超导量子技术升级与工程化、量子计算应用开发、量子云服务等方向开展科研攻关，研发出可替代进口的量子计算软硬件及应用产品，形成一批相关技术专利，掌握国际行业标准制订的话语权。　　获批后，该中心也将承担更多的基础研究和应用研究领域重大科学问题攻关，加速量子计算关键技术研发和产业化进程，更好地驱动国内工业部门与中心推进量子计算与行业应用场景的深度融合。　　据了解，本源量子是国内首家将量子计算推向商用领域、国内唯一可实际交付量子计算机整机并使用的企业，从测控系统、操作系统、应用软件到云平台进行整机全栈式布局，立志“为量子计算贡献中国力量”。目前，本源量子已经推出搭载24比特的超导量子计算机并可投入实际商用，60+比特的超导量子计算机正在研发中。　　“科学技术的发展深刻影响着国家的前途和命运，关乎人民的幸福安康。量子计算机具有经典计算机指数级提升的算力，它可以运用在军事、密码破译等方面。同时，量子计算又可以模拟分子结构，将在新材料研发、生物医药、金融分析、人工智能等领域发挥重要的作用，彻底颠覆现有的行业格局。因此，提升自主创新能力在量子技术领域显得尤为重要。”本源量子总经理张辉深有感触地说：“放眼全球，发达国家和地区都在进行量子计算的研发，美国更是在全球部署它的量子计算机计划。这迫使中国人必须要在量子科技上坚持自主研发，决不能再落人后。”　　立足科技成果落地转化：为应用探索带来新的契机　　技术创新中心的建立，也将为未来应用探索带来新的契机。从2018年开始，本源量子就牵头成立了本源量子计算产业联盟，成员企业单位包括金融建模、海洋超算、轮船制造、传感应用、人工智能、低温制冷、生物科技、大数据等领域，并与相关高校、行业用户共同探索量子计算应用场景，获得了良好的应用案例。　　“任何一项科研技术的攻关最终都是为了服务生产生活，不断探索落地应用。从全栈式开发开始，本源量子就在造量子计算机的同时，不断加深量子计算在各行业领域的应用。今后，技术创新中心将利用该联盟成熟的上下游生产制造、应用及教育科普平台，加强量子计算及其应用产业前沿和关键共性技术研发，促进量子计算机应用技术转移转化和商业化应用，推动量子计算产业链快速发展壮大，推动我国量子计算产业集聚及生态圈形成，提高我国量子信息行业的国际地位。”张辉说。

2021年7月11日，全国最大的材料科研领域专业展会---第13届国际材质分析、实验室设备及质量控制博览会（简称Ciamite 2021）在厦门国际会展中心圆满落下帷幕。Ciamite 2021被业界人士誉为“中国材料科技展”标杆，是行业内人士每年一次技术交流、贸易洽谈的重要平台。 展会同期还举办了“中国材料大会”。中国材料大会”是中国材料研究学会最重要的系列会议，每年举办一次，旨在为我国从事新材料科学研究、开发和产业化的专家、学者、教授、科技工作者、政府有关的管理部门和领导、企业家及相关人员搭建一个交流平台。参会人员合影材料科学一直是近一个世纪以来世界上几个最重要的科技领域之一，是传统产业升级和战略性新兴产业发展的基石，不断推动着技术革命的进步，而材料科学的发展也离不开高端科学仪器设备的支撑。本届Ciamite，国仪量子携扫描电子显微镜、电子顺磁共振波谱仪、量子钻石原子力显微镜等产品设备及相关解决方案闪耀展会现场，国仪展台精彩的设备演示和解决方案介绍引得现场许多客户驻足咨询，场面一度十分火爆，国际领先的量子精密测量技术也得到了现场客户的高度认可。国仪展位中国材料大会现场，国仪量子销售主管陈祥安带来了主题为《当量子技术遇上材料—国仪量子产品及技术应用》的精彩报告。 随着第二次量子革命浪潮的到来，人们可以对光子、原子等微观粒子进行主动的精确操纵，人类认识和改造世界的实践达到了一个新的历史高度，而量子信息技术也面临着激烈的国际竞争态势。与此同时，量子精密测量技术正在赋能各行各业。可以预见的是，量子精密测量将成为下一个产业化条件成熟的量子技术。陈祥安在报告中回顾了国仪量子的发展历程，并详细讲解了电子顺磁共振波谱仪、量子钻石单自旋谱仪、量子钻石原子力显微镜、扫描电子显微镜等以量子精密测量为核心技术的科学仪器装备、行业解决方案的技术原理、使用方法及应用场景，面向先进材料、半导体、量子科学等领域，实现材料结构分析、表面形貌成像、磁场成像等重要需求，帮助客户更高效地推动技术的发展。 扫描电子显微镜3100SEM3100是一款性能优良的钨灯丝扫描电子显微镜，可快速更换灯丝，使用维护非常便捷。标配超大尺寸样品仓，最大可支持样品直径370 mm，高68 mm，可在20至300,000倍下观察样品，最高分辨率可达3 nm，在纺织纤维、电子元器件、镀层分析等材料科学领域可大展身手。X波段连续波电子顺磁共振谱仪EPR200-plus 台式电子顺磁共振波谱仪EPR200M电子顺磁共振波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的结构、动力学以及空间分布的谱学方法，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息，是目前最直接、最灵敏的观测自由基的手段，在物理、化学、材料科学、生命科学等多个前沿科学领域研究都具有广泛应用。 量子钻石原子力显微镜量子钻石原子力显微镜是基于NV色心和AFM扫描成像技术的量子精密测量仪器。通过对钻石中氮—空位（NV）色心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，可实现磁学性质的定量无损成像，具有纳米级的高空间分辨率以及单个自旋的超高探测灵敏度，可以帮助科技工作者研究材料磁学性质。在磁畴成像、二维材料、拓扑磁结构、超导磁学、细胞成像等领域有着广泛应用。 量子钻石单自旋谱仪量子钻石单自旋谱仪是一台以 NV 色心自旋磁共振为原理的量子实验平台。该谱仪通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮—空位（NV色心）发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，与传统顺磁共振、核磁共振相比，具有初态是量子纯态、自旋量子相干时间长、量子操控能力强大、量子塌缩测量实验结果直观等独特优势。科技文明的进步离不开科研人员的努力，更离不开科学仪器的支撑，期待量子精密测量技术能够赋能材料科学，为行业提供更多应用前景。未来，国仪量子将继续立足关键技术研发及科研成果产业化，聚焦技术产品服务“鼎新革故”，以匠心打造科学仪器，赋能各行各业，与客户一起探索并创造人类的美好未来。

9月20日晚，2020年度和2021年度“墨子量子奖”颁奖典礼在安徽省合肥市举行，六位量子信息与量子科技领域的顶尖国际学者获奖。　　为了推动量子信息科技的科学研究特别是第二次量子革命的发展，中国民间企业家捐资人民币一亿元，于2018年成立了“墨子量子科技基金会”。基金会设立“墨子量子奖”，通过广泛邀请提名和国际专家评审，严格遴选和表彰国际上在量子通信、量子计算与模拟和量子精密测量等领域有杰出贡献的科学家。“墨子量子奖”的每位获奖者将获得人民币100万元的奖金和一枚金质奖牌。　　2020年度“墨子量子奖”授予量子精密测量领域，获奖人为(按姓氏字母排序)：新墨西哥大学教授卡尔顿凯夫斯、东京大学教授香取秀俊和科罗拉多大学博尔德分校教授叶军。　　2021年度“墨子量子奖”授予超导器件中量子效应的观察领域，获奖人为(按姓氏字母排序)：加州大学伯克利分校教授约翰克拉克、耶鲁大学教授米歇尔德沃雷以及日本理化学研究所教授中村泰信。　　据介绍，“墨子量子奖”已成为量子信息与量子科技领域最具国际影响力的学术奖项。2019年度获奖者安东蔡林格获得2022年诺贝尔物理学奖；2018年度获奖者戴维多伊奇和彼得绍尔、2019年度获奖者查理斯本内特和吉勒斯巴萨德获2023年度科学突破奖(Breakthrough Prize)。

量子精密测量，就是使用量子技术对物理量进行个更高分辨率和更高精度的测量技术。而很多高端科学仪器天然就在追求更高的分辨率和更准的精确度，这些正是量子精密测量可以发挥长处的地方。“所以我觉得量子精密测量技术给我们的科学仪器行业带来了一个‘弯道超车’甚至于‘换道超车’的变革式机遇。”国仪量子联合创始人、董事长、CEO贺羽在接受仪器信息网采访时如是说道。事实上，国仪量子也正在致力于以量子精密测量和量子计算为核心技术，打造以测量仪器为核心的先进仪器产业集群。基于金刚石NV色心的量子信息处理，国仪量子形成了两大业务线：一是磁共振业务线，主要产品有电子顺磁共振产品家族，以及量子钻石原子力显微镜、量子钻石单自旋谱仪、金刚石量子计算教学机等；二是量子测控产品线，包括任意波形发生器、数字延时脉冲发生器、量子态控制与读出系统、温度控制仪等。国仪量子源自于中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室，将实验室技术转化的同时，公司自身也投入了很高的研发费用。“2020年度，国仪量子实现销售收入1个亿出头，投入研发费用就有4800万左右。”贺羽讲到。国仪量子不断加大研发投入的同时，新品推出的脚步也在不断加快，仅2020年就有十多款仪器推出。2020年，国仪量子发布的第一款新品是量子钻石原子力显微镜；6月，推出了任意波形发生器AWG4100；10月，重磅发布了EPR200-Plus升级版X波段电子顺磁共振谱仪、EPR200M台式电子顺磁共振谱仪、EPR-W900 W波段电子顺磁共振谱仪、无液氦变温系统CVTI-CF Series等电子顺磁共振谱仪系列新品。贺羽在接受采访时表示：“国仪量子在2021年还会有不少的新品上市。”谈到量子精密测量技术产业化面临的关键问题，贺羽提到了两点：“一是工程化，基于实验室的核心技术从理论到技术上已经得到了很多验证，但是将这些技术做成可靠性、可应用性、可生产性、可维护性都比较好的仪器，需要一支非常强大的工程化队伍；二是行业应用，虽然仪器有了更高分辨率和更准精确度，但还要找到一个‘杀手级’的应用场景，这个应用场景要足够需要更高分辨率和更准精确度的仪器，并且市场空间也要足够的大。”更多关于贺羽的采访内容，请点击以下视频观看：

中红外（2.5-25 μm）波段能够覆盖复杂分子的振动和转动能级跃迁，揭示多种分子的基础吸收带和复杂化合物独特的光谱特征。因此，高效分析工具——超灵敏中红外光谱探测，成为智能生化传感、新兴材料研究、环境气体监测、高精度医学层析成像等领域的重要测量手段。近年来，随着非线性频率上转换技术的进步，基于频率上转换的中红外光谱探测技术表现出显著的科研潜力。该技术利用强泵浦光场作用于非线性光学材料，将中红外光子耦合转换至近红外或可见光波段进行探测，从而规避了现有中红外探测器噪声大的不足，成为了一种有效的中红外直接光谱探测的替代方案，有望在中红外光谱探测灵敏度、探测效率、响应速度、成本效益等方面取得重要突破。现有对中红外光谱探测系统的研究成果表明，进一步扩大中红外频率上转换技术的超灵敏、宽频段的优势，可使其更广泛适用医学、生物、国防等领域的应用。然而，基于多种非线性光学材料的宽带中红外频率上转换系统往往需要强泵浦场来提升宽带转换效率，且系统在短波泵浦模式下工作，强泵浦场导致的非线性参量噪声将覆盖中红外波段，使得实现超灵敏的宽带中红外光谱探测极具挑战。为解决上述问题，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室武愕、陈昱、蔡羽洁等研究团队基于非简并光子对的时间-光谱量子关联技术，提出了一种低功耗、强鲁棒性的高灵敏中红外单光子光谱探测方案，实验验证了单光子水平光子通量下的中红外样品光谱测量。相关研究成果发表于Photonics Research 2022年第11期。该文章报道了一种极低光子通量条件下的中红外上转换光谱测量方案。该方案利用结合同步频率上转换技术的非简并关联光子、对时间-光谱量子关联特性实现了单光子水平的中红外上转换光谱探测，降低了强泵浦非线性噪声和环境噪声对中红外光谱测量的影响，大幅度提高单光子水平下的中红外光谱测量灵敏度和鲁棒性。图（a）展示了基于时间-光谱量子关联的宽带中红外单光子上转换光谱探测系统光路图。利用啁啾极化铌酸锂晶体中的非线性过程，自发参量下转换产生非简并宽频带的关联光子对，光子对产生率6.76×106 counts s-1 mW-1。其中，中红外信号光子覆盖3.14-3.80 μm中红外波段，提供了大于660 nm的光谱探测波长窗口。图（a）单光子频率上转换量子光谱系统图；（b）38 μm厚聚苯乙烯薄膜透射光谱实验基于同步脉冲泵浦技术实现了中红外信号光子的非线性频率上转换，验证了中红外上转换光子（0.78-0.81 μm）与共轭的近红外预报光子之间的非经典相关性得以保留，展示了基于时间-光谱量子关联的中红外单光子上转换光谱测量的可行性。利用该系统对38 μm厚的聚苯乙烯样品进行透射光谱的测量，如图（b）所示。入射样品的中红外光子通量低至每脉冲0.09光子。实验表明，中红外单光子上转换光谱与傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的测量结果吻合，系统的光谱分辨率约为11.4 nm（10.5 cm−1）。相比于传统FTIR光谱探测方案，基于时间-光谱量子关联技术的宽带中红外单光子上转换光谱系统，既能够利用光子对的时间关联、频率关联量子特性降低频率上转换过程中多种噪声的影响，将中红外光谱测量灵敏度推进至单光子水平；又能使单光子探测器和单色仪等元件工作在其最优的工作波段，无需受待测样品特征波长的限制，拓展了系统的应用场景。系统高灵敏、低噪声、强鲁棒性、结构简单的优势，为光敏生化样品的中红外光谱测量提供了新的技术方案。后续将进一步开展更宽中红外带宽、更高灵敏度、更高信噪比的上转换光谱成像研究。

在国际劳动妇女节到来之际，国仪量子为“准妈妈”们送来了一份贴心的节日礼物。在最新修订的《国仪量子休假管理细则》中，增设了“男性员工陪产检假”，当妻子需要产检时，公司男员工们可享受半天的带薪假期，陪伴妻子产检。国仪量子有关负责人表示，此举是为了鼓励员工更多地陪伴孕期女性，从公司层面完善三孩生育政策配套措施。据了解，企业专门设置“陪产检假”，在全国还属首次。增设专门假期 ，男员工可享8个半天带薪假期“上周我们在总经办会议上讨论完善休假管理制度时，想到孕期女性一个人挺着大肚子去产检不方便，需要爱人陪伴，就提议增设‘陪产检假’。”国仪量子人力资源部韦笑兰说，这个提议得到了大家的一致认可，很快就写进了《国仪量子休假管理细则》。8个半天“陪产检假”《管理细则》明确，“增加男性员工陪产检假，共8个半天，用于陪伴爱人进行产前检查。”目前，国仪量子已经在OA系统中增设“陪产检假”这项假期类别，员工通过OA系统提交休假申请时，只要上传医院产检挂号单，就能顺利通过。“我们希望通过‘陪产检假’的设置，鼓励员工更多地陪伴处于孕期的爱人。”员工家属：感觉公司很人性化国仪量子目前有大约500名员工，其中男性员工大约有400名。“陪产检假”的设置，给很多男员工带来了惊喜。公司人性化，挺体贴“我爱人现在怀孕六个月，下周就要去产检，到时我可以陪她去。”今年31岁的张守玉是国仪量子量子传感与精密仪器业务线的工程师，“妻子怀大宝时，产检我一般都陪着，但是每次都要请假，比较麻烦。现在公司有了专门的假期，后面的产检陪伴就方便多了。”张守玉说，爱人挺着大肚子去产检，确实需要人陪伴，“我把公司的新政策告诉给她后，她也很开心，觉得我们公司挺人性化，挺体贴的。”更多陪伴量子计算与测控业务线的吴亚和爱人都在国仪量子工作，作为一对双职工，他们也对这项新政策鼓掌欢迎。“大家平时工作都很饱和，有时候就是爱人一个人去产检。现在有了这个假期，会鼓励男员工更多地参与孩子的成长，更多陪伴妻子。”陪产检假”在全国范围内属首创在公司的休假管理细则中设置“陪产检假”，国仪量子的这一举措在全国范围内也是创新之举。国仪量子人力资源部韦笑兰说，公司员工平均年龄是30岁左右，很多家庭都在生育期，“我们希望提供这项福利，让男员工们在爱人最需要的时候去陪伴，给孕期准妈妈们更多呵护。”她说，设置了这项假期后，虽然会增加一定的人力成本，但公司更看重一个稳定幸福的家庭为工作带来的正能量，“‘可持续奋斗’，是我们所追求的发展理念，我们希望员工在这里收获幸福。”韦笑兰说，新规发布后，一些女员工开玩笑地说，“陪产检假”是便宜了其他单位的“准妈妈”，因为除了双职工外，国仪量子男员工的妻子，绝大多数是其他单位及企业的职工。“在我们看来，我们出台这项新措施，能让更多孕期女性感受到关爱，提升她们的幸福感，进而促进三孩生育社会配套的完善，这也是企业担当社会责任的一种体现。而且，对我们的员工来说，也会让他们更加感受到公司以人为本、快乐奋斗的企业文化。”鼓励员工实现家庭幸福事实上，在这家年轻的以量子精密测量为核心技术的国家高新技术企业，一直重视员工家庭的幸福。在《国仪量子人才观》中写道，“个人追求可以是为人类进步做出贡献，也可以是爱人孩子热炕头。”在国仪量子，工作的意义不仅是“致力于帮助客户更高效地推动技术的发展”，也包括提高物质保障，实现家庭幸福。国仪量子公司的Q星坊国仪量子人力资源部韦笑兰说，公司制定了丰富的福利制度，“比如，在公司里打造‘Q星坊’的儿童房，有帐篷、绘本、乐高等，供员工带娃玩耍；还有‘送货上门’的下午茶、‘女王节’的大牌礼物等。”她说，公司七成左右员工都是研发人员，致力于创新研发，“他们大多比较内敛，喜欢在简单真诚的工作环境中去探索人类的未来，我们希望通过‘陪产检假’等各项措施，为他们提供更加舒适、纯粹的创新环境。”如果你也喜欢这样的工作环境，欢迎投递简历！

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室彭新华教授、江敏副研究员等在量子精密测量和检验超越标准模型领域取得重要进展，利用自主研制的量子自旋放大技术实现了对一类超越标准模型的宇称破缺相互作用的超灵敏检验，实验结果提升国际纪录至少5个数量级，弥补了现有天文学观测的空白。相关研究成果于1月6日以“Search for exotic parity-violation interactions with quantum spin amplifiers”为题在线发表于国际学术期刊《Science Advances》上[Sci. Adv. 9, eade0353 (2023)]。粒子物理标准模型是20世纪物理学建立的最伟大的模型之一。然而，尽管标准模型取得了巨大的成功，但许多物理现象如暗物质、暗能量、中微子振荡、正反物质不对称性等无法被很好解释。为此，许多理论预言了可能存在超越标准模型的新轻玻色子，如轴子、暗光子、Z玻色子等，其可以作为暗物质的候选粒子，补充现有的标准模型理论。这些新粒子的能量可能跨度几十个量级的范围。对于低能区的新粒子 (远小于1eV)，更加凸显出粒子的波动性，它们的德布罗意波长甚至要比现在的大型对撞机还要大，因此不适于使用粒子对撞器与加速器等高能装置进行研究。量子传感器如原子磁力仪、原子钟弥补了高能装置对这类超轻暗物质候选粒子的探测空白，但因这些新粒子与标准模型内粒子的相互作用十分微弱，亟需一种高灵敏度的量子传感器对标准模型外的新物理进行研究。图1 检验新相互作用的实验装置和相应的磁探测灵敏度。彭新华教授研究组利用近期发展的量子自旋放大器技术(图1A)[Nat. Phys. 17, 1402–1407 (2021)]，实现了对待测磁信号2个数量级的放大(图1B)，并将其应用于超越标准模型的新粒子与新相互作用的搜寻，在国际上提出了“蓝宝石”研究计划，英文缩写SAHPPHIRE(SpinAmplifier for Particle PHysIcs REsearch)。该计划的首批实验约束了一种由Z玻色子诱导的自旋相互作用，如图1C所示，此类奇异相互作用是宇称不守恒的，其强度正比于自旋源内的电子自旋数量。因此本实验采用了两个原子气体室，一个利用惰性气体氙原子作为自旋传感器，一个利用碱金属铷原子作为自旋源。自旋源内的碱金属原子通过激光泵浦实现约1014的电子极化自旋数量，并由泵浦光间断极化，从而产生一个交流的震荡奇异场作用于量子自旋传感器上，并被进一步放大和探测。相较于其他应用于新物理搜寻的共振技术，量子自旋放大器中的铷原子充当嵌入式磁强计，实现了惰性气体氙原子的连续极化和原位测量。相比之下，原位测量提供的一个显著优势是由于大费米接触放大因子而增强核共振信号。此外，由于氙核自旋通过与极化铷原子的自旋交换碰撞而连续极化，自旋放大器可实现对奇异场的连续搜索。由于这些独特的优点，自旋放大器更适用于奇异相互作用的超灵敏连续波检测。正因如此，本实验对电子与中子之间的宇称破缺奇异相互作用的约束较国际前沿实验界限提高了5个数量级(如图2A)，且对中子与质子之间的奇异相互作用进行了首次探索(如图2B)。不仅如此，SAPPHIRE计划仍有很大的性能提升空间，研究人员提出利用K-3He自旋放大器与固体自旋源，有望将对此类奇异相互作用的实验约束界限进一步提升8个量级。图2 新奇相互作用实验界限。审稿人对这一工作有高度评价：“The result is a clearly a major improvement for the field”（该领域的一个重大提升），“What is particularly remarkable about these results is that they have established strong new constraints, which have improved prior bounds by several orders of magnitude, in a region of parameter space wher there are little or no constraints from astrophysics ”（该实验最引人注目的是在一个几乎没有天体物理学约束的参数空间区域建立了强有力的新约束，将先前的约束提高了多个数量级）。这一成果展示了SAPPHIRE计划下量子精密测量技术与粒子物理学研究的有机结合，有望激发宇宙天文学、粒子物理学和原子分子物理学等多个基础科学的广泛兴趣。中国科学院微观磁共振重点实验室博士研究生王元泓和黄颖为该文共同第一作者，彭新华教授和江敏副研究员为该文共同通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和安徽省的资助。