365英国上市官网在线、理論物理研究中心康斯坦丁·多爾夫曼教授與華東師範大學合作者在國際期刊Science Advances上發表了題為 "基于非局域波長-時間映射的中紅外單光子上轉換光譜" 的文章。華東師範大學博士研究生蔡羽潔為第一作者，365英国上市官网在线康斯坦丁多爾夫曼教授，華東師範大學陳昱副研究員、武愕教授為共同通訊作者。

圖1，上：( A )非局域波長-時間映射的中紅外單光子上轉換光譜示意圖。利用SPDC過程獲得關聯光子對，其中紅色球代表MIR信号光子，橙色球代表NIR預報光子。從樣品中傳輸的MIR光子被上轉換到NIR波段(紫球)，以便使用成熟的矽基單光子探測器進行直接檢測。此外，預報光子以較大的色散耦合到10-km的SMF中。利用色散傅裡葉變換( DFT )技術将窄光脈沖(有色脈沖)的寬光譜映射為時間拉伸的時域波形。預報光子由超導納米線單光子探測器( SNSPD )探測。( B ) 在1.18 μ m的寬光譜範圍内，即使在0.21個/脈沖的低中紅外光子通量下，也出現了高信噪比的符合光譜。紅色曲線表示使用該模型對符合光譜的數值拟合。材料。小圖為通過一系列帶通濾波器得到的實驗數據以及光纖色散的拟合情況。底部：MIR振動吸收光譜。聚酰亞胺( C )、聚碳酸酯( D )和聚乙烯( E )的透射光譜。實驗觀測到的透射率用黑色圓圈标出，而推導出的透射譜經過系統脈沖響應的反卷積後顯示為藍色線條。

超靈敏光譜技術是中紅外( MIR )技術的重要組成部分。然而，MIR探測器的缺點對在單光子水平的穩健MIR光譜學提出了挑戰。最近，量子光的特性已被證明可以改善光譜測量。例如，多爾夫曼教授及其同事早先從理論上證明了自發參量下轉換( SPDC )光子對可以用來實現非局域光譜測量 (Review of Modern Physics 88,045008 ( 2016 )和PNAS 116，11673 ( 2019 ) )，進而有效地抑制了與上轉換MIR光子不相關的噪聲。根據這些理論觀點，由多爾夫曼教授和武愕教授主導的合作團隊提出了一種将MIR信息非局域地映射到時域的MIR單光子頻率上轉換光譜。在這種方法中，來自SPDC的寬頻帶MIR光子被頻率上轉換到近紅外波段并保持量子關聯。通過光纖的群時延，在2.76 ~ 3.94μm 的1.18μm 帶寬内的MIR光譜信息被成功地投影到關聯光子對的到達時間上。在每秒6.4×10⁶個光子的光照條件下，研究人員利用單像素探測器揭示了具有單光子靈敏度的聚合物的透射光譜。因此，由理論模型所描述的透射光譜得到了恢複，其信噪比高于等效的經典方案。所開發的方法避免了掃描和頻率選擇的不穩定性，這突出了其固有的對不斷變化的環境的兼容性和對各種波長的可擴展性。由于其具有高靈敏度和魯棒性，該技術在不久的将來能夠實現生化樣品的表征和量子系統的弱測量。

Science Advances作為AAAS旗下涵蓋所有學術領域的知名綜合類期刊， 2019年，Science Advances月度投稿數量超過Science雜志，成為Science期刊家族中最大的成員。 該雜志的範圍包括生命科學、公共衛生、神經科學、物理科學、社會科學、計算機科學、環境科學和空間科學所有科學領域，在綜合類期刊中排名第三，2023-2024年的影響因子為14.98。

論文鍊接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl3503