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【导语】近日，中国计量大学“量子智探”学生创新团队成功研发出“量子纠缠智能拉曼光谱仪”，并与浙勘集团浙江浙勘检测有限责任公司达成战略合作。该设备突破了传统光学时频共轭理论极限，解决了复杂环境检测的多场景兼容性难题，实现了拉曼光谱仪技术的重大飞跃。该团队通过创新使用量子纠缠光技术和开发智能解析算法，大幅提升了检测精度和速度，为国产替代和降低检测门槛带来了新希望。接下来，团队将继续优化技术，推动设备量产，并深化在各领域的应用探索。

近日，中国计量大学“量子智探”学生创新团队成功研发“量子纠缠智能拉曼光谱仪”，并与浙勘集团浙江浙勘检测有限责任公司达成产学研战略合作。

该设备不仅突破了传统光学时频共轭理论极限，还成功解决了复杂环境检测的多场景兼容性难题。“这台仪器实现了拉曼光谱仪的代际飞跃。”公司总工程师何莲对测试的效果非常满意。

量子纠缠智能拉曼光谱仪。受访者供图
作为一种重要的光谱分析仪器，拉曼光谱仪被广泛应用。

其原理是由激光光源作用于样品产生拉曼散射光，形成图谱，从而分析化学成分及微观结构。时间分辨率和频率分辨率，是拉曼光谱检测技术的重要参数。传统拉曼光谱仪受限于光学时频共轭性理论限制，信号采集存在“天花板”。就像用手机拍一(yī)辆(liàng)飞驰的赛车(chē)，要(yào)么(me)拍(pāi)糊(hu)了(le)，要(yào)么(me)像(xiàng)素(sù)低(dī)。高(gāo)时(shí)间(jiān)分(fēn)辨(biàn)率(lǜ)和(hé)高(gāo)频(pín)率(lǜ)分(fēn)辨(biàn)率(lǜ)，二(èr)者(zhě)“鱼(yú)和(hé)熊(xióng)掌(zhǎng)不(bù)可(kě)兼(jiān)得(de)”。

三(sān)年(nián)前(qián)，林(lín)翔(xiáng)、章(zhāng)博(bó)乐(lè)和(hé)陆(lù)洲(zhōu)等(děng)几(jǐ)名中(zhōng)国(guó)计(jì)量(liàng)大(dà)学(xué)荣(róng)誉(yù)学(xué)院(yuàn)量(liàng)新(xīn)学(xué)院(yuàn)的(de)学(xué)生(shēng)在(zài)《前(qián)沿(yán)科(kē)技(jì)》课(kè)上(shàng)突(tū)发(fā)奇(qí)想(xiǎng)，“既(jì)然(rán)量(liàng)子(zi)纠(jiū)缠(chán)能(néng)突破经典光学极限，为什么不用它改造拉曼光谱仪？”于是，他们在实验室搭建了一个简单粗糙的光路模型，隔板外壳用的还是泡面的大纸盒子。谁也没想到，这个被学生们戏称为“纸盒实验”的尝试在迭代了47版方案后终(zhōng)于(yú)有(yǒu)了(le)转(zhuǎn)机(jī)。

团(tuán)队(duì)创(chuàng)新(xīn)使(shǐ)用(yòng)量(liàng)子(zi)纠(jiū)缠(chán)光(guāng)技(jì)术(shù)，通(tōng)过(guò)纠(jiū)缠(chán)态(tài)光(guāng)子(zi)对(duì)增(zēng)强(qiáng)拉(lā)曼(màn)散(sàn)射(shè)，同(tóng)时(shí)捕(bǔ)捉(zhuō)到(dào)了(le)负(fù)责(zé)记(jì)录(lù)时(shí)间(jiān)和(hé)事(shì)件(jiàn)的(de)信(xìn)号(hào)光(guāng)子(zi)和(hé)闲(xián)频(pín)光(guāng)子(zi)信(xìn)息(xi)。他(tā)们(men)还(hái)将(jiāng)二(èr)维(wéi)铋(bì)烯(xī)材(cái)料(liào)镀(dù)膜(mó)在(zài)BBO晶(jīng)体(tǐ)上(shàng)，代(dài)替(tì)传(chuán)统(tǒng)非(fēi)线(xiàn)性(xìng)晶(jīng)体(tǐ)，成功解决了纠缠光源产生率不高和不稳定的问题。最终成功实现了时间和频率的高分辨率，使频率分辨率达到0.1波数每厘米、时间分辨率突破至20飞秒，将检测精度提升了百倍。

“水中如果含有极其微量的有毒的孔雀石绿，用传统方法检测不出，用这台仪器一查一个准。”浙勘检测公司的工作人员说。

团队在实验室进行仪器调试及测试。受访者供图

传统光谱分析主要依赖专家经验或者软件分析，误判率高，根据样品的复杂程度检测时间从几秒钟到几个小时不等。

“量子智探”团队里人工智能、计算机专业的学生们基于百万级的矿物、生物分子光谱数据库，开发了边云双擎光谱智能解析AI算法和计量溯源算法，研发出自适应动态学习系统，将数据分析处理速度缩短到了1秒以内，检测结果的可靠性也大(dà)大(dà)增(zēng)强(qiáng)。在(zài)浙(zhè)勘(kān)检(jiǎn)测(cè)、海(hǎi)关等(děng)的(de)检(jiǎn)测(cè)试(shì)用(yòng)中(zhōng)，设(shè)备从混杂各种干扰的包裹内快速锁定微量药物残留，准确率高达98%，较传统方法提高了22.5%。

目前，高端拉曼光谱仪约90%源自进口。“希望同学们的成果能推动国产替代、降低检测门槛。”团队指导教师程芳透露，项目团队的大学生们以第一发明人和第一作者身份，已获10项国家发明专利、3件软件著作权，并发表了6篇SCI/EI顶刊论文，论文单篇最高影响因子达21.1。

该团队表示，接下来将继续优化技术，推动设备的量产化，并与更多行业合作，深化在材料分析、化学检测、医学药物检测、环境监测、海关安检与公安刑侦等领域的应用探索。