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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(gōng)司(sī)达(dá)成(chéng)战(zhàn)略(è)合(hé)作(zuò)。该(gāi)设(shè)备(bèi)突(tū)破(pò)了(le)传(chuán)统(tǒng)光(guāng)学(xué)时(shí)频(pín)共(gòng)轭(è)理(lǐ)论(lùn)极(jí)限(xiàn)，解(jiě)决(jué)了(le)复(fù)杂(zá)环(huán)境(jìng)检(jiǎn)测(cè)的(de)多(duō)场(chǎng)景(jǐng)兼(jiān)容(róng)性(xìng)难(nán)题(tí)，实(shí)现(xiàn)了(le)拉(lā)曼(màn)光(guāng)谱(pǔ)仪(yí)技(jì)术(shù)的(de)重(zhòng)大(dà)飞(fēi)跃(yuè)。该(gāi)团(tuán)队(duì)通(tōng)过(guò)创(chuàng)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”。就像用手机拍一辆飞驰的赛车，要么拍糊了，要么像素低。高时间分辨率和高频率分辨率，二者“鱼和熊掌不可兼得”。

三年前，林翔、章博乐和陆洲等几名中国计量大学荣誉学院量新学院的学生在《前沿科技》课上突发奇想，“既然量子纠缠能突破经典光学极限，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(gè)简(jiǎn)单(dān)粗(cū)糙(cāo)的(de)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版方案后终于有了转机。

团队创新使用量子纠缠光技术，通过纠缠态光子对增强拉曼散射，同时捕捉到了负责记录时间和事件的信号光子和闲频光子信息。他们还将二维铋烯材料镀膜在BBO晶体上，代替传统非线性晶体，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大增强。在浙勘检测、海关等的检测试用中，设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。