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喜报!光谱所肖连团教授团队获得2020年度山西省技术发明一等奖

发布日期:2021-08-12  发布人:浏览量:

 

8月4日,山西省科技厅颁发了2020年度山西省科学技术奖励证书,激光光谱研究所肖连团教授团队完成的“新型量子相干光谱技术与应用”成果获得了2020年山西省技术发明一等奖。

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肖连团教授


精密光谱技术极大地提高了人类探索自然规律的能力,能够用于揭示微观世界规律,是发展重要前沿科学和高新技术的关键。传统的光谱检测手段受强噪声背景的影响,存在测量精度和灵敏度低、信号背景比差的瓶颈问题,限制了精密光谱技术在国防安全、环境监测以及生命科学等领域对极微弱信号的检测与应用。量子科技的迅速发展极大地提升了精密光谱测量的精度、分辨率和灵敏度,发展新型的量子精密测量技术是突破极微弱信号检测极限的重要途径。为了抢占量子精密测量的制高点,欧盟、美国和日本分别推出《量子宣言旗舰计划》、《国家量子行动计划》和《量子技术创新战略》,加强对量子精密测量和传感等技术研发。我国对量子精密测量研究领域高度重视,在国务院《‘十三五’国家信息化规划》、科技部国家重点研发计划、科技创新2030等重大专项中都对量子精密测量进行了重点部署。

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单分子量子相干态制备的物理实现


肖连团教授带领团队长期从事单分子量子相干光谱技术及量子精密测量的研究,先后承担了国家863计划、973计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金重大科学仪器研制项目等科研任务,开展了单分子电子相干效应及其量子操控研究,实现了量子相干光谱检测新原理验证,成功研制了量子相干光谱仪。该团队以单量子体系相干态的可控制备、量子相干增强的极微弱信号光谱检测为突破点,发展了超窄线宽半导体激光技术、脉宽和频宽快速调节的啁啾脉冲调制技术、基于相干调制的单光子信息处理技术等核心技术,研制的单分子量子相干光谱仪成像背景比达到100以上,相对于传统荧光成像有近2个量级的提高,相干时间分辨率达到10fs,相干相位分辨率达到1°,相位调节精度±0.1°,优于现有国际相关检测仪器的性能指标,在单分子体系的量子动力学信息检测方面具有创新性与先进性。

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肖连团教授团队研制的单分子量子相干光谱仪样机


该团队发明的新型量子相干光谱检测技术在面向国家重大需求、服务地方经济建设和科学技术前沿三个方面得到了应用示范。在面向国家重大需求方面,该成果在强背景噪声环境中实现了单光子信息提取,为单光子水下通信的研发提供了强有力的技术基础,研制了水下通信收发系统,极大地拓展了水下通信距离,提升了水下长距离光通信的传输码率。在服务地方经济方面,本项目所发明的技术已经应用于燃烧烟气排放物监测等工业检测中。在面向前沿科学技术方面,该团队发明了基于单分子量子相干的细胞内氧浓度传感技术,实现了细胞内亚微米分辨氧浓度高灵敏传感,将灵敏度提高了2个数量级,为未来肿瘤诊断与治疗应用提供了一种有效的技术手段。


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肖连团教授在调试单分子量子相干光谱仪


激光光谱研究所是山西大学的一级学术研究机构,是组成量子光学与光量子器件国家重点实验室的单位之一。研究所主要从事光与原子分子的相互作用、精密光谱学及量子信息处理方面的基础与应用研究,已形成一支稳定、富有活力的科研队伍。2013年由肖连团教授负责的“光与原子相互作用的量子效应”团队获批成为教育部创新团队并于2018年获教育部滚动支持;2018年研究所申报的“光与物质相互作用的量子效应”高等学校学科创新引智基地(简称“111基地”)获国家外专局与教育部批准;2018年研究所组织申报的极端光学协同创新中心被教育部认定为省部共建协同创新中心。研究所已经形成了以光与原子分子的相互作用以及精密光谱测量为特色的学科发展方向,在相关研究领域取得多项标志性研究成果。此次获奖成果是在国家重点实验室以及协同创新中心的大力支持下,充分发挥了量子科技在精密测量的优势,研发的新型量子相干光谱技术对于推动产学研深度融合、带动我省光学仪器行业创新驱动发展具有重要意义。


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肖连团教授研究团队


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