單光子探測器是量子信息和量子調控領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，南京大學(xué)吳培亨院士團隊研發(fā)出目前綜合性能的單光子探測器，在前沿科學(xué)、生物醫療和軍事國防等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。
南京高?？平藤Y源豐厚，人才薈萃，科研成果層出不窮。為將南京建成全國、具有國際影響力的創(chuàng )新型城市，7月11日，南京市與南京大學(xué)、東南大學(xué)等20家駐寧高?？蒲性核炇饏f(xié)議，推進(jìn)科技創(chuàng )新深度合作。新學(xué)期開(kāi)學(xué)，南京日報推出“高?！畷瘛瘜殹睓谀?，讓“寶山”中的科研“寶貝”閃亮登場(chǎng)，以期引起各區、相關(guān)部門(mén)以及企業(yè)的關(guān)注，進(jìn)行對接，實(shí)現高?？萍汲晒谀暇┞涞厣?、開(kāi)花結果。
“神眼”可追太空垃圾能捉早期癌細胞
幾千公里乃至上萬(wàn)公里太空的衛星和碎片，可以精確到厘米量級來(lái)測距。南京大學(xué)吳培亨院士團隊在光電子探測方面取得最新的研究成果，今年7月份，這一成果在光學(xué)快報（Optics Letters）學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。
光子是光的最小能量量子。一根蠟燭1秒鐘可以釋放出超過(guò)100億億個(gè)光子，1萬(wàn)公里外的蠟燭發(fā)出的光，單光子探測器都能看到。單光子探測器一直是世界各國研究的前沿和競爭的焦點(diǎn)。
“目前國際上比較先進(jìn)的光子探測器，可以探測到可見(jiàn)光或近紅外波段的光子，而超導探測器理論上可以探測所有光波段的光子?！闭n題組研究人員介紹。
他舉例，太空中存在很多飛行碎片，這些碎片會(huì )微弱地反射光，距離越遠能夠傳輸過(guò)來(lái)的光就越微弱。利用他們的探測器在地面就可以捕捉到這些碎片，降低衛星等太空飛行器與碎片碰撞的風(fēng)險。
課題組介紹，去年他們與云南天文臺和北京跟蹤與通信技術(shù)研究所合作，將超導單光子探測器成功應用于天文光學(xué)望遠鏡系統中，在幾萬(wàn)公里距離的地球軌道上，以厘米級別的測量精度，跟蹤和探測了多顆衛星目標。實(shí)驗結果表明，該系統可以跟蹤測量覆蓋從近地軌道到地球同步軌道上的所有衛星。也就是說(shuō)，太空中厘米大小的螺絲釘，該儀器都能夠看得清楚。
“探測器還可以應用于醫學(xué)診療、集成電路無(wú)損檢測?！彼榻B，這個(gè)探測器可以探測到癌細胞的單個(gè)分子發(fā)出的光子；可以發(fā)現集成電路芯片的上億個(gè)元件中，哪個(gè)元件壞了；可以大幅度提高現光電系統的性能，在國家安全和生物醫療等民用領(lǐng)域都具有廣泛的應用前景。
新型檢測儀精準預報霧霾
大氣的能見(jiàn)度，除和空氣中大氣氣溶膠粒子等顆粒物的成分、多少息息相關(guān)，也和氣流的大小、流動(dòng)性有密切聯(lián)系。市場(chǎng)上現有的光學(xué)監測儀器，存在不能同時(shí)考慮顆粒物和氣流對能見(jiàn)度影響的缺陷，以至于測出來(lái)的數值存在較大誤差。南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院韓永副教授團隊研制的一款新型儀器能有效避免以往儀器的缺陷，更加準確地測出大氣能見(jiàn)度以及湍流對大氣能見(jiàn)度的影響。
霧霾天氣，空氣的能見(jiàn)度很差，但是隨著(zhù)強風(fēng)的來(lái)襲，能見(jiàn)度能迅速提高。這是我們的普遍感受?！邦w粒物和湍流是裹雜在一起的，顆粒物對湍流會(huì )產(chǎn)生拖曳作用，而湍流對顆粒物則會(huì )產(chǎn)生推動(dòng)作用，兩者間的相互作用一直存在?！表n永介紹，他們設計的檢測儀，通過(guò)新的方法，在測量時(shí)可以綜合考慮顆粒物和湍流兩方面的相互作用，測出來(lái)的能見(jiàn)度比現在的數值準確率至少提高三到四成。
“這對于飛機的起降、船舶的航行、高速公路上汽車(chē)的行駛，以及霧霾天氣預警預報都有著(zhù)更好的提示作用?！表n永說(shuō)，對于農業(yè)氣象、智慧農業(yè)，儀器也有著(zhù)獨特的作用，“比如，可以更好地監測到花粉是怎么傳播的，農場(chǎng)主需要怎么對此進(jìn)行干預等?！?/span>
據介紹，目前課題組做出了樣機已經(jīng)進(jìn)入了中試，并且已經(jīng)通過(guò)江蘇省科技廳“重點(diǎn)研發(fā)計劃（產(chǎn)業(yè)前瞻與共性關(guān)鍵技術(shù)）”立項的中期評估，“如果順利，很快就可以給客戶(hù)試用，1年后就可以正式銷(xiāo)售?！?/span>
編輯點(diǎn)評：南大教授團隊研發(fā)的倆探測“神器”，一個(gè)是目前綜合性能的單光子探測器，一個(gè)是能精準預報霧霾的新型檢測儀，設備的研制對于國家氣象和資源環(huán)境監測、飛航安全、大氣輻射氣候效應研究、污染監測和天氣預報具有重要的科學(xué)意義。
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