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由香港大學（港大） 電機電子工程系褚智勤教授、李璨教授和黃毅教授領導的團隊，與中國內地和德國的科學家合作的量子傳感技術研究項目，在提高寬場量子傳感的速度及解析度取得突破進展。

研究團隊模仿人類視覺系統，設計出嶄新的神經形態視覺感測器，感測器能在光學檢測磁共振（optically detected magnetic resonance, ODMR）測量過程中，將螢光強度的變化編碼為脈衝，從而高度壓縮資料量並減少延遲。

新型量子傳感系統比傳統方法更有效率，具潛力應用於監測生物系統中的動態過程和其他領域。研究論文已於期刊《Advanced Science》發表，標題為「Widefield Diamond Quantum Sensing with Neuromorphic Vision Sensors」。

 「全球研究人員一直致力探索如何改進量子傳感的測量準確度和時空解析度。現時的圖像感測器以圖像幀的形式把感測的資料傳輸到後處理端作進一步分析，一般傳輸速度每秒不超過100 幀，顯著局限了傳感的時間解析度。而處理以圖像幀形式呈現的大量資料，一直是開發新型傳感系統的一個重大挑戰。我們的研究便是要突破這一瓶頸。」論文的第一作者及電機電子工程系在讀博士生杜志遠說。

傳統感測器記錄光的強度，神經形態視覺感測器將光強度變化進一步處理成類似生物視覺系統的「脈衝」，從而大幅提高時間解析度（至約微秒級）和感測的動態範圍（>120 dB）。利用新技術可捕捉更精細或快速的信號變化，應用於快速變化的動態測量，可測量的光強變化範圍更寬廣。同時，新方法可消除多餘的靜態背景信號，例如對目標跟蹤和自動駕駛車輛等圖像變化不頻繁的場景，尤其有效。

團隊用現成的事件相機進行實證（off-the-shelf event camera），應用新傳感技術測量ODMR共振頻率。結果發現，與目前基於幀的最先進技術相比新，傳感技術不單精準度相約，時間解析度更提高13倍。

事件相機使用事件感測器在場景中發生明顯變化時才產生輸出，有別於傳統相機按固定的時間間隔連續採集圖像幀。

團隊把金納米顆粒塗在金剛石表面，然後以鐳射改變金剛石表面的溫度進行探測。「我們利用新技術，成功監測金剛石金納米顆粒表面的溫度變化。這是現有方法所難達至的。」杜說道。

杜志遠受到導師在量子傳感的研究啓發，加上自己的研究興趣是結合傳感和計算技術以實現智慧化資料處理和分析，促使他和團隊其他成員在量子傳感領域研究聚焦，開拓新局面。

 「我們研究為開發高精度、低延遲的寬場量子傳感提供了嶄新思路。新技術與新興的記憶體件集成，未來有機會實現更高智慧的量子感測器。」 他補充說。

 「我們的新方法將為寬場量子傳感帶來巨大的變革，在可接受的成本範圍下，大幅提升傳感器的性能表現。」褚智勤教授說。

「這也使得利用新型的基於記憶的電子突觸器件實現近感測器的處理功能，更加接近現實。」  李璨教授說。

「這項技術應用在工業上的潛力需進一步探索，比如用於研究材料中電流的動態變化以及識別微晶片中的缺陷。」黃毅教授說。

文章連結： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202304355

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