南乌拉尔国立大学（SUSU）量子光工程实验室的研究团队在量子计量学领域取得了令人瞩目的突破性进展。该项研究由高级研究员安娜·帕特罗娃博士领衔，她主持的“基于量子干涉的红外计量学”项目获得了俄罗斯青年科学家“Mega-Grant”基金资助。团队正致力于完善一种新型非线性干涉测量方法，该方法能够显著提升红外波段测量的信噪比，其核心创新在于将传统上被视为干扰源的量子噪声，转化为提升测量精度的有效工具。
该实验室由莫斯科罗蒙诺索夫国立大学教授谢尔盖·库利克博士统筹领导，帕特罗娃博士作为核心高级研究员，具体负责该方向的前沿探索。相关研究工作同时获得V.B.赫里斯滕科资助计划的支持，是实验室重点攻关的关键课题之一。
传统红外光谱技术面临的主要瓶颈，在于该波段探测器性能先天不足——热辐射干扰、环境振动，乃至实验人员轻微移动所带来的杂散热噪声，都可能轻易掩盖来自样品的微弱信号。帕特罗娃博士形象地指出：“在量子光学实验中，我们真正的敌人并非黑暗，而是无处不在的运动、环境噪声和杂散光。”为最大程度抑制这些干扰，实验必须在极为严苛的条件下进行：采用无窗实验室以隔绝外界杂光，探测器全程深度冷却，光学平台配备高性能减震系统，甚至连实验人员的着装都有专门要求——浅色衣物会反射笔记本电脑屏幕光线，进而干扰数据采集。而在搭建非线性干涉仪的过程中，系统稳定性的保障更是决定实验成败的关键。
该技术的核心物理机制，基于自发参量下转换过程。这是一个由激光与电磁真空涨落相互作用引发的量子现象。令人意外的是，那些通常被视为“不可避免的噪声”的量子涨落，恰恰在该过程中扮演了积极角色——它们触发了具有量子关联性的光子对的产生。在非线性晶体内部，单个泵浦光子有一定概率（约百万分之一）分裂为一对纠缠光子：一个位于可见光波段，另一个位于红外波段。尽管该事件发生概率极低（约10⁻⁶），但它为测量技术开辟了全新路径。并且，泵浦激光功率越强，整体测量精度也随之提升。
帕特罗娃博士解释道：“我们提出的非线性干涉测量方案，能够实现‘红外感知、可见探测’的全新检测模式。该实验方法适用于红外成像及红外光谱分析，我们称之为‘基于非线性干涉的红外成像与光谱技术’。”其创新之处在于，将原本灵敏度低、易受热噪声影响的红外探测器，替换为性能优越、对热噪声几乎不敏感的可见光波段探测器。借助光子间的量子关联特性，只需精确测量可见光光子的波长或相位信息，便可反向推导出与其纠缠的红外光子所经历的物质吸收、散射或相位变化过程。相比于经典模拟测量手段，该方法在信噪比上实现了数量级式的提升。
这一技术有望超越诸多传统经典计量方案，为高信息含量的精准测量开辟新天地，尤其在生物医学领域展现出巨大应用潜力。该技术可利用红外波段下蛋白质、脂肪、DNA和RNA等生物大分子特有的特征吸收谱线，实现对生物组织的无创、高分辨分析。未来，它或将在细胞或组织发生早期病变时（例如药物干预初期或病理演变起始阶段）即捕捉到细微变化，从而提供远较现行方法更为深刻、早期的诊断依据。
该项目的推进不仅体现在实验成果的持续产出，也同样注重青年科研人才的体系化培养。团队成果已发表于国际顶级学术期刊，包括《Advanced Photonics Research》和《Laser Physics Letters》等。近期引起广泛关注的重要论文有：E.S. Zatsepin等人所著《宽中红外范围下硫镓银的色散分析》（载于《Advanced Photonics Research》 2026年第7卷第1期，文章编号e202500267），以及同一作者团队发表的《BaGa₂GeS₆晶体中自发参量下转换的产生》（载于《Laser Physics Letters》 2026年第23卷第1期，文章编号015201）。
在V.B.赫里斯滕科资助框架下，参与项目的学生和研究生定期在国内外学术会议上汇报成果。2026年3月，三位年轻研究者——研究生叶夫根尼·扎采平、纳米电子学系二年级硕士生阿尔乔姆·萨巴宁，以及纳米电子学系三年级本科生季洪·列奥诺韦茨——在跨大学量子网络资助竞赛中斩获奖项，并在索契举办的第九届国际量子技术学校上成功展示了研究成果。2026年7月，另一组学生——纳米电子学系四年级本科生索菲亚·奥尔洛娃与光信息学系二年级本科生安德烈·希什金——将赴莫斯科库尔恰托夫研究所进行实习交流。
展望未来，下一项重大学术活动为第六届“量子技术现代问题：应用传感”科学与实践研讨会，计划于2026年6月下旬在南乌拉尔国立大学举行，届时将汇聚来自量子传感及相关领域的国内外专家学者，共同探讨前沿进展与应用前景。
本项目隶属于V.B.赫里斯滕科“迈向未来”资助计划，该计划在俄罗斯国家“优先发展2030”战略框架下，为高校年度发展提供资金支持。所获资助不仅用于开展前沿基础与应用研究，也用于青年人才培养及特色教育项目实施，这些举措共同塑造了南乌拉尔国立大学及车里雅宾斯克州未来科技发展的战略方向。
