中科大量子成像技术迎突破 类脑芯片让仪器设备更智慧？

中科量子成像技术取得突破：量子成像技术是利用光子的量子特性进行高精度成像的技术。 中科大的突破意味着在仪器仪表行业，我们可以利用该技术获得更高的图像分辨率和更精确的测量结果。 这可以为医学影像、无损检测、精密制造等领域提供更加准确有效的检测分析方法，进一步提高仪器设备的性能。 以下为详细报道：

据中国科学技术大学介绍，郭光灿院士团队、孙芳文课题组与国家同步辐射实验室/核科学技术研究所邹崇文课题组合作，制备类脑神经元器件并演示使用类脑神经系统中的多个通道。  信号传输和处理。 该研究成果近日发表在国际权威期刊《Science Advances》上。 在此过程中，实验人员创新性地检测了连接过程中导电丝的形成并进行了实时成像。 这种量子传感成像技术为构建大规模人工突触层次组织和神经形态结构提供了直接的实验基础。

类脑神经元器件，俗称类脑芯片，是指利用神经形态器件模拟人脑中的神经元、突触等基本功能，然后进一步将这些神经形态器件连接成人工神经网络，模拟复杂的神经形态器件。设备。 “大脑”的功能，例如信息处理和存储。 二氧化钒（VO2）作为一种典型的氧化物量子材料，在室温附近具有可逆的绝缘-金属相变，使其成为制备高开关比突触器件的理想材料。

本研究是在近十年VO2的研究基础上进行的。 研究团队的研究人员利用氧化物分子束外延设备，克服了制备高纯相结构单晶二氧化钒薄膜的瓶颈，生长出了高纯二氧化钒薄膜。 高品质二氧化钒外延膜。 通过微纳加工制备生物神经元和突触阵列，在电场调制和激光诱导下实现两端多通道VO2器件的选择性电路传导，从而直接模拟神经元之间的突触动态连接过程。 。 突触之间的这种连接反映在 VO2 导电丝的形成和空间位置选择性上，并直接由外部电场和激光信号作为外部刺激进行调制。

VO2导电丝在外电场和激光调制下形成的金刚石NV量子成像

此外，针对神经元突触单元之间的动态连接过程，实验人员创新性地使用钻石NV色心作为固态自旋量子传感器来检测导电丝的形成并进行实时成像。 由于VO2相变系统的光热敏感性，与偏振红外、拉曼或近场光学（s-SNOM）等传统显微成像技术相比，采用了基于金刚石NV色心的量子传感方法。 它避免了成像过程中测量系统激光信号的干扰，从而在研究外部刺激激光信号调制的突触单元的动态连接和实时成像方面显示出独特的优势。 这种量子传感成像技术清楚地揭示了基于VO2的类脑神经系统中多通道信号处理和传导通路与外部刺激之间的联系，为构建大规模人工突触层次组织和神经形态结构提供了基础。

发展的意义

此前，量子成像技术和类脑芯片是两个独立的研究领域。 量子成像技术主要用于提高图像分辨率和测量精度，而类脑芯片则通过模拟人脑的神经网络实现智能决策和学习能力。 两者之间没有直接联系或整合。

对于如何让仪器设备更加智能化，目前的研究和应用主要集中在人工智能（AI）技术上。 利用机器学习、深度学习、自然语言处理等人工智能技术，可以使仪器设备实现自主决策、自适应优化、智能控制等智能化。 因此，该领域的发展具有突破性意义。

综上所述，中科大量子成像技术的突破和类脑芯片的应用将赋予仪器设备更多的智能化能力。 通过类脑芯片的高精度成像测量和智能处理，仪器设备可以实现更加精准、高效、自适应的功能，提高生产效率和产品质量，推动仪器仪表行业的创新发展。

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