新突破

我國PET技術(shù)取得突破，小動(dòng)物活體成像分辨率達(dá)國際領(lǐng)先

我國研究人員近期在高分辨率小動(dòng)物PET原型成像技術(shù)領(lǐng)域取得突破，小鼠腦成像達(dá)到0.55mm的平均分辨率，是目前為止國際上小動(dòng)物PET活體成像達(dá)到的最高分辨率。

此項(xiàng)技術(shù)是由中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員楊永峰與UC Davis合作完成的。系統(tǒng)由16個(gè)高分辨率雙端讀出相互作用深度測(cè)量探測(cè)器組成，探測(cè)器采用晶格大小為0.43mm的高分辨率晶體陣列，并達(dá)到1.7mm的高相互作用深度分辨率，使用經(jīng)過精確系統(tǒng)建模和考慮所有物理效應(yīng)的三維MLEM圖像重建算法，系統(tǒng)對(duì)小鼠腦成像達(dá)到了0.55mm的平均分辨率，幾乎達(dá)到了小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)分辨率的物理極限。

小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于疾病的動(dòng)物模型研究、新藥物的研發(fā)、新治療方法的研究和療效的早期評(píng)估以及基礎(chǔ)生物學(xué)研究像基因的表達(dá)和細(xì)胞的追蹤等?，F(xiàn)今小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)的分辨率為1～2mm，并且主要由探測(cè)器性能決定。傳統(tǒng)PET成像系統(tǒng)受探測(cè)器相互作用深度不確定效應(yīng)的影響，不能達(dá)到全視野均勻高分辨率。

未來的研究工作將結(jié)合已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的高分辨率、更高的探測(cè)器效率和更高的電子學(xué)計(jì)數(shù)率性能，研發(fā)適合于廣泛生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的高性能小動(dòng)物PET成像系統(tǒng)。

硅基導(dǎo)模量子集成芯片首次研制成功

中國科技大學(xué)和浙江大學(xué)的一個(gè)聯(lián)合研究小組，首次研制成功硅基導(dǎo)模量子集成芯片，實(shí)現(xiàn)單光子態(tài)和量子糾纏態(tài)在偏振、路徑、波導(dǎo)模式等不同自由度之間的相干轉(zhuǎn)換，其干涉可見度均超過90%，為集成量子光學(xué)芯片上光子多個(gè)自由度的操縱和轉(zhuǎn)換提供重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

集成光學(xué)器件及系統(tǒng)具有尺寸小、可擴(kuò)展、功耗低、穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。在過去集成量子光學(xué)芯片研究中，人們通常采用偏振自由度或路徑自由度，即利用不同偏振或不同路徑來實(shí)現(xiàn)量子信息編碼。其中，偏振編碼僅能實(shí)現(xiàn)二維量子信息過程，無法實(shí)現(xiàn)高維編碼，因而在信息容量和安全性方面存在明顯不足；路徑編碼雖然可實(shí)現(xiàn)高維量子信息過程，但為了防止不同路徑信息之間的串?dāng)_，其路徑間距通常較大，極大地制約了量子光學(xué)芯片集成度的提升和功能擴(kuò)展。

研究人員在硅光子集成芯片研制上，首次利用硅納米光波導(dǎo)本征模式作為量子信息編碼的新維度，利用一條支持多個(gè)波導(dǎo)模式的多模波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)量子信息高維編碼，有效避免了信息串?dāng)_問題，同時(shí)利用光子的多個(gè)自由度顯著提升信息容量。

研究人員還利用新型硅基片上模式轉(zhuǎn)化器和模式復(fù)用器，成功實(shí)現(xiàn)偏振、路徑和波導(dǎo)模式自由度之間的任意相干轉(zhuǎn)換，單光子和雙光子的干涉可見度均超過90%，充分展示了在集成量子光學(xué)芯片中同時(shí)操縱多個(gè)自由度的可能性，為實(shí)現(xiàn)集成量子光學(xué)芯片中高維量子信息過程奠定重要基礎(chǔ)。