目前医学影像设备行业正处于快速增长时期，尤其是乳腺癌筛查影像设备，预期市场规模数百亿。本项目属于生物医学超声学中的超声层析成像技术领域。 乳腺癌已经是全球发病率最高的癌症，其早期筛查成像至关重要。现有的主要筛查成像方法有：乳腺X线摄影（乳腺钼靶）、乳腺超声和乳腺核磁，但现有方法均存在不足。首先，乳腺钼靶可获得高分辨率的乳腺二维投影图像，但是其图像中可疑组织会与乳腺组织相互重叠，尤其对于乳腺含量较高的致密乳房，很难有效筛查；第二，乳腺超声可以获得乳腺的断层图像序列，从而避免可疑组织与乳腺组织的相互重叠，但是其图像质量欠佳，且严重依赖医生技术；第三，乳腺核磁可提供乳房的三维图像，但其不仅比较笨重，而且价格非常昂贵，不适用于大规模早期筛查。 针对现有乳腺超声技术的局限性，新型乳腺超声层析成像可自动获取高分辨率的三维乳腺图像。该技术采用超大孔径环阵探头，实现360度全向聚焦合成孔径成像，从而获得超高分辨率反射图像；同时，乳腺超声层析成像设备通过自动机械移动环阵探头，实现自动化的乳腺三维成像，降低了对操作医生技术水平的依赖性。此外，该技术还能利用透射波的传播时间及强度，重建定量的声波传播速度分布图像和声波衰减分布图像。 本项目的成果是一款创新型三维乳腺超声层析成像设备，该设备作为新型乳腺癌筛查工具，能够自动获取三维高分辨率乳腺图像。核心技术成像流程如下：首先，受检者需平卧在床上，使乳房通过床上的一个开口自然下垂，浸入开口下方的水箱中，并由环形超声换能器阵列包围乳房，通过多通道收发前端和多路复用器，依次控制各超声换能器发出声波，同时其他换能器接收回波和透过波信号。核心技术借助超大孔径环阵探头显著提升传统超声图像质量，利用透过波声速信息解决相位误差问题，结合机械移动自动获取三维图像，并输出最终筛查结果。该设备的主要客户群体包括各级医院、医疗体检机构和第三方医学影像中心。 目前该项目在持续研发完善中，截至2022年，该技术已经完成了关键核心技术包括环阵超声换能器、128通道多路收发前端、2048通道多路复用器和成像算法（如图）。

1 成果简介荧光与核素在体小动物成像系统是在国家 863 计划的支持下研制的世界首台小动物在体（活体）分子成像系统。该系统具有同时实现荧光断层成像与正电子发射断层成像(PET)的双模式信息融合分子影像检测功能，可以以 3D 方式显示活动物体内任何位置的特定细胞和分子事件。在该系统中，发展了旋转扫描式动物在体全景成像检测技术和断层扫描三维重建技术，有效解决了伽玛光子信息采集与荧光图像获取相互干扰的难题，同时提高了荧光的检测深度；通过研发的光子漫射理论逆向算法，提高在体检测的空间分辨率和空间定位精度，结合 PET 深层透视的优点，可以 3D 方式显示活动物体内任何位置的特定细胞和分子事件。目前拥有 12 项专利。 该平台采用荧光和核素双模标记的检测方法和技术，研究者可以在一次实验活动中同时获取荧光、 PET 及双模融合的多种数据，并进行分析，从而可以更好更为全面地理解疾病产生的机理，研究药物的作用机制，也可以分析疾病耐药的发生过程，以及药效的持续时间等。研究人员能够使用该系统实时监测活体动物内部器官、组织与细胞、基因蛋白分子等不同层面的动态变化信息，开展在体水平的生命科学与医学科研和应用研究工作。例如，研究肿瘤和癌细胞在体生长、分化、凋亡、转移、扩善，药物在细胞、组织、器官层面的输送、扩散、代谢与定点释放，药物作用下体内肿瘤或癌细胞的生长、凋亡变化，以及与各种疾病相关的分子、细胞、组织的动态变化情况。 （ 1） 肿瘤小鼠荧光图像 （ 2）荧光与 PET 断层图像 上图 荧光与 PET 双模成像 系统特点：荧光与 PET 同时双模成像；动物在体 360゜全景无遮挡扫描成像；支持常规荧光或 PET 成像，也可以采集双模数据；荧光活体成像超越常规的浅表成像，支持 FMT 及小动物深度组织的成像。2 应用说明应用领域：药物研发和筛选；病理机理与病毒研究；新一代分子影像药物研发；药物代谢过程， 基因治疗效果及药效评价。

XM-426眼球仪模型（眼球成像演示模型）   XM-426眼球仪模型由成人眼球、光源、校正镜片、活动成像显示屏及底座组成，通过眼球前后及在正中与水平成75°切面，示眼球壁三层被膜， 眼球内晶状体（可改变曲率），玻璃体和虹膜，由外向内三层被膜做成梯形切面，并示其各部结构，在眼球后部装一垂直眼球轴的剖面，以示视网膜成像，可调节晶状体，示远视、近视成像。   尺寸：放大3倍，45×14×27cm 材质：PVC材料   模型结构： 1、眼球成像演示模型由成人眼球、光源、校正镜片、活动成像显示屏及底座组成。 通过眼球前后极在正中与水平成75度切面，示眼球壁三层被膜，眼球内晶状体（可改变曲率），玻璃体和虹膜。由外向内三层被膜做成梯形切面，并示其各部结构。 2、在眼球后部装一垂直眼球轴的剖面，以示视网膜成像。 3、晶状体系有机玻璃制成，二张拉紧的透明橡胶薄膜，里面充满液体。 4、曲率通过改变波纹管的容积来改变薄膜的曲率。 5、光源：220V，15W-40W烛形灯泡作为光源，离眼睛恰好为明视距离。 6、校正镜片由不低于400度的近、远视镜片组成。

中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等利用多光子量子纠缠在国际上首次实现分布式量子相位估计的实验验证，这为将来构建基于量子网络的高精度量子传感奠定基础。该成果于11月30日在国际学术知名期刊《自然·光子学》上在线发表。 分布式传感是一种可用于同时执行远程空间多个节点上精密测量任务的重要手段，在日常生活、科学研究和工程等领域有着广泛的应用。例如，该项技术可用于桥梁、飞机等大型结构的应力场分布和温度场分布的有效监测。随着量子技术的不断发展，传感技术也迈进了量子化时代。量子网络作为量子信息和量子计算的重要组成，在执行各类远程多节点任务中起着重要作用。当对多个空间分布的参量进行测量时，分布式量子传感能够实现超越经典统计极限的测量精度。然而，分布式量子传感面对的一个重要问题是：如何选择并制备能够实现对多个参量最优的测量精度的量子纠缠态。研究表明，对于某类分布式的最大纠缠态，理论上能够达到最优测量精度，即海森堡极限。 研究团队设计了最优的测量方案，基于多光子量子纠缠，通过操纵六光子干涉仪，实验演示了多个独立的相移及其平均值测量。实验结果显示，利用分布式纠缠态进行测量，其精度可以超越经典传感器的理论极限。基于光子纠缠和相干性组合的方案，研究团队进一步实验演示了多个空间相移的线性组合测量（参数数量总个数达到21个），与仅利用粒子纠缠的方案对比，该组合式方案不仅能够增加可测量参数数量，还能提高测量精度。 该项工作成功实现了多参量分布式量子传感的原理性实验验证，评估了不同纠缠结构情况下的测量精度，验证了纠缠结构对测量精度的增强效果，扩展了资源利用率和可测量的参量数量，朝分布式量子传感的实际应用迈出了重要一步。《自然·光子学》杂志的审稿人对该工作给予高度评价，称赞这是一项“重要的里程碑工作”（constitutes a significant milestone）。

项目成果/简介:中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等利用多光子量子纠缠在国际上首次实现分布式量子相位估计的实验验证，这为将来构建基于量子网络的高精度量子传感奠定基础。该成果于11月30日在国际学术知名期刊《自然·光子学》上在线发表。 分布式传感是一种可用于同时执行远程空间多个节点上精密测量任务的重要手段，在日常生活、科学研究和工程等领域有着广泛的应用。例如，该项技术可用于桥梁、飞机等大型结构的应力场分布和温度场分布的有效监测。随着量子技术的不断发展，传感技术也迈进了量子化时代。量子网络作为量子信息和量子计算的重要组成，在执行各类远程多节点任务中起着重要作用。当对多个空间分布的参量进行测量时，分布式量子传感能够实现超越经典统计极限的测量精度。然而，分布式量子传感面对的一个重要问题是：如何选择并制备能够实现对多个参量最优的测量精度的量子纠缠态。研究表明，对于某类分布式的最大纠缠态，理论上能够达到最优测量精度，即海森堡极限。 研究团队设计了最优的测量方案，基于多光子量子纠缠，通过操纵六光子干涉仪，实验演示了多个独立的相移及其平均值测量。实验结果显示，利用分布式纠缠态进行测量，其精度可以超越经典传感器的理论极限。基于光子纠缠和相干性组合的方案，研究团队进一步实验演示了多个空间相移的线性组合测量（参数数量总个数达到21个），与仅利用粒子纠缠的方案对比，该组合式方案不仅能够增加可测量参数数量，还能提高测量精度。 该项工作成功实现了多参量分布式量子传感的原理性实验验证，评估了不同纠缠结构情况下的测量精度，验证了纠缠结构对测量精度的增强效果，扩展了资源利用率和可测量的参量数量，朝分布式量子传感的实际应用迈出了重要一步。《自然·光子学》杂志的审稿人对该工作给予高度评价，称赞这是一项“重要的里程碑工作”（constitutes a significant milestone）。

利用大规模集成硅基纳米光量子芯片技术，实现对高维度光量子纠缠体系的高精度和普适化量子调控和量子测量。 （图一）基于硅纳米光波导的大规模集成光量子芯片(可实现对高维量子纠缠体系的高精度、可编程、且任意通用量子操控和量子测量)       集成光学量子芯片技术，基于量子力学基本物理原理，使用半导体微纳加工工艺实现单片集成光波导量子器件（包括单光子源、量子操控和测量光路，以及单光子探测器等），可以实现对量子信息的载体单光子进行处理、计算、传输和存储等。集成光学量子芯片具有集成度高、稳定性高、性能好、体积小、制造成本低等诸多优点。因此，该技术被普遍认为是一种实现光量子信息应用的有效技术手段。      利用硅基纳米光波导技术实现的光量子芯片具有诸多独特优点，例如与传统微电子加工工艺兼容、可集成度高、非线性效用强、以及工作波长与光纤量子通信兼容等。然而，迄今为止光量子芯片的复杂度仅限于小规模的演示，如集成少数马赫-曾德干涉仪对光子态进行简单操控。因此，我们迫切需要扩大集成量子光路的复杂性和功能性，增强其量子信息处理技术的能力，从而推进量子信息技术的应用。       相干且精确地控制复杂量子器件和多维纠缠系统是量子信息科学和技术领域的一项难点。相对于目前普遍采用的二维体系量子技术，高维体系量子技术具有信息容量大、计算效率高、以及抗噪声性强等诸多优点。最近，多维度量子纠缠系统已分别在光子、超导、离子和量子点等物理体系中实现。利用光子的不同自由度，如轨道角动量模式、时域和频域模式等，可以有效编码和处理多维光量子态。然而，实现高保真度、可编程、及任意通用的高维度量子态操控和量子测量，依然面临很多困难和挑战。       针对上述问题，英国布里斯托尔大学、北京大学、丹麦技术大学、德国马普研究所、西班牙光学研究所和波兰科学院的科研人员密切合作，并取得了突破性进展。研究团队提出并实现了一种新型的多路径加载高维量子态方式，即每个光子以量子叠加态的形式同时存在于多条光波导路径，从而实现了一个高达15×15的高维量子纠缠系统。通过可控地激发16个参量四波混频单光子源阵列，可以制备具有任意复系数的高维度量子纠缠态。通过单片集成通用型线性光路，可对高维量子纠缠态进行任意操控和任意测量。因此，该多路径高维量子方案具有任意通用性。与此同时，团队充分利用集成光路的高稳定性和高可控性，实现了高保真度的高维量子纠缠态，如4、8和12维度纠缠态的量子态层析结果分别为96、87% 和 81%保真度，远超其他方式制备的高维量子纠缠态性能。       更重要的是，团队通过硅基纳米光子集成技术，实现了目前集成度最复杂的光量子芯片（图一所示），单片集成550多个光量子元器件，包括16个全同的参量四波混频单光子源阵列、93个光学移相器、122个光束分束器、256个波导交叉结构以及64个光栅耦合器，从而达到对高维量子纠缠体系的高精度、可编程、且任意通用量子操控和量子测量。       研究进一步利用该高维光量子芯片技术，验证高维度量子纠缠系统的强量子纠缠关联特性，包括普适化贝尔不等式和EPR导引不等式等，证明量子物理和经典物理定律的重要区别。例如，对4维度量子纠缠态，实验观察得到了2.867±0.014的贝尔参数，不仅成功违背经典物理定律61.9个标准差，而且超过普通二维纠缠体系的最大可到达值的2.8个标准差。研究还首次实现高维量子系统的贝尔自检测和量子随机放大等新功能，例如，对3维度最大纠缠态和部分纠缠态的自检测保真度约为76%，对14维以下纠缠态均实现了量子随机放大功能。

本发明公开了一种控制 PbS 或 PbSe 量子点尺寸分布的方法，其 步骤包括：(1)首先在铅的前驱物中注入较大尺寸的 CdSe(或者 CdS)量 子点，此时通过阳离子交换反应得到了较大尺寸 PbSe(或者 PbS)量子 点，(2)然后继续注入较小尺寸 CdSe(或者 CdS)量子点，这时通过阳离 子交换反应会得到较小尺寸 PbSe(或者 PbS)量子点，(3)然后在奥斯特 瓦尔德熟化效应的作用下， PbSe(或者 PbS)量子点的尺寸分布会越来越 窄，从而控制了 PbSe(或者 PbS)量子点的尺

本发明公开了一种控制 PbS 或 PbSe 量子点尺寸分布的方法，其 步骤包括：(1)首先在铅的前驱物中注入较大尺寸的 CdSe(或者 CdS)量 子点，此时通过阳离子交换反应得到了较大尺寸 PbSe(或者 PbS)量子 点，(2)然后继续注入较小尺寸 CdSe(或者 CdS)量子点，这时通过阳离 子交换反应会得到较小尺寸 PbSe(或者 PbS)量子点，(3)然后在奥斯特 瓦尔德熟化效应的作用下，PbSe(或者 PbS)量子点的

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