我们对世界的理解很大程度上依赖于我们对世界组成材料及其相互作用的了解。材料科学技术的最新进展提高了我们识别化学物质的能力，并扩大了可能的应用范围。
其中一项技术是红外光谱，用于各个领域的分子鉴定，例如医学、环境监测和工业生产。然而，即使是最好的现有工具——傅里叶变换红外光谱仪——也利用加热元件作为光源。由此产生的红外区域检测器噪声限制了器件的灵敏度，而物理特性则阻碍了器件的小型化。
现在，由京都大学领导的一个研究小组通过结合量子光源解决了这个问题。他们创新的超宽带量子纠缠源可产生波长在 2 μm 到 5 μm 之间的相对更宽范围的红外光子。该研究发布在《光学》杂志上。
“这一成就为大幅缩小系统尺寸和提高红外光谱仪灵敏度奠定了基础，”电子科学与工程系的Shigeki Takeuchi说。
FTIR房间里的另一头大象是将巨大的、耗电的设备运送到各个地点进行现场测试材料的负担。Takeuchi 着眼于未来，他的团队的紧凑、高性能、电池供电的扫描仪将在环境监测、医学和安全等各个领域实现易于使用的应用。
“我们可以获得各种目标样品的光谱，包括硬固体、塑料和有机溶液。岛津株式会社一致认为，宽带测量光谱对于区分各种样品的物质非常有说服力，“Takeuchi补充道。
虽然量子纠缠光并不新鲜，但迄今为止，红外区域的带宽一直限制在1μm或更小的窄范围内。同时，这项新技术利用量子力学的独特性质来克服传统技术的局限性。
该团队自主研发的啁啾准相位匹配装置通过利用啁啾在宽带宽上产生量子光子对来产生量子纠缠光。
“提高量子红外光谱的灵敏度和在红外区域发展量子成像是我们寻求开发现实世界量子技术的一部分，”Takeuchi说。
