傅里叶变换红外光谱是目前最先进的红外光谱技术，在化学、材料科学、生物学等领域有着广泛的应用。然而，由于现有红外源和探测器的效率相对较低，FTIR系统的小型化努力受到了阻碍。
最近，量子傅里叶变换红外光谱光谱已被证明是一种仅使用可见光源和探测器即可进行傅里叶变换红外光谱的新方法。现在，京都大学和日本岛津株式会社的研究人员已经创建了一个超宽带QFTIR系统。新方法覆盖的波长范围为2.5至4.5μm，是以前技术带宽的两倍多。
量子红外光谱使用成对的纠缠光子，一个可见光和一个红外光子，以提供材料的独特指纹。通过利用“无相互作用测量”的量子概念，该技术可以通过检测可见光子而不是红外光子来测量给定样品的特征红外光谱。
由于可见光源和探测器比红外区域的可见光源和探测器更紧凑、更具成本效益，因此走量子路线被认为有望成为下一代傅里叶变换红外光谱仪。到目前为止，量子红外光谱的一个重大障碍是光谱覆盖范围有限，小于 1 μm。
“宽光谱带宽对于材料差异化至关重要，”京都大学的研究作者Shigeki Takeuchi说。“然而，到目前为止，量子纠缠光子的带宽一直被限制在红外区域的狭窄范围内，这限制了量子红外光谱的带宽。
光子对的发射光谱在可见光区域的波长范围内连续分布在595至725 nm，在红外区域的波长范围内连续分布在2至5μm的波长范围内。Takeuchi和他的同事开发了一种啁啾准相位匹配器件，通过改变相位匹配条件来产生宽带双光子态。光子对的发射光谱在可见光区域的波长范围内连续分布在595至725 nm，在红外区域的波长范围内连续分布在2至5μm的波长范围内。
实验装置还包括一个波长为 532.45 nm 的连续波激光器作为泵浦源，以及一个用于可见光探测的硅雪崩光电探测器。他们使用纠缠光子构建了一个非线性量子干涉仪，并在2.5至4.5μm的范围内对各种无机和有机样品进行了超宽带QFTIR光谱分析。
研究人员希望他们的工作将有助于推进量子红外光谱学，特别是高灵敏度、超便携的系统，甚至更多。“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真实世界量子技术的一部分，”竹内说。
