测量光线世界上最精确的尺子

光就是知识。甚至这些话也被光显明给你。如果我们能够测量光本身，我们可以揭示什么样的知识?事实证明，很多。

光学频率梳以极高的精度测量光，其应用范围可能会让您感到惊讶。例如，它已经管理了矿山和农场释放的温室气体，并测量了遥远恒星的颜色以探测绕它们运行的​​行星。不幸的是，当今的光测量设备体积庞大、复杂且昂贵，限制了它们的实际使用。幸运的是，阿德莱德大学及其合作伙伴正在努力使该技术更加实用，同时探索其无限的潜力。

阿德莱德大学光子学和高级传感研究所(IPAS)的研究人员加入了ARC突破性科学光学微梳卓越中心(COMBS)，致力于使这些工具变得更小、更便宜，并探索这些“微梳”如何真正改变世界。IPAS带来的一项重大进步是一种通过人类呼吸诊断医疗状况的仪器。

“频率梳产生许多不同颜色的激光，”首席研究员SarahScholten博士解释道。“激光可以与气体分子相互作用并被气体分子吸收。”

人类的每次呼吸都含有数百个这样的分子，而这些分子又保存着有关我们健康的信息。

“通过观察这些相互作用产生的颜色和吸收的光量，分析人员可以确定存在哪些分子以及有多少。他们可以实时监测表明器官衰竭和疾病的挥发性有机化合物。

为了测试他们的原型，该团队转向使用面包酵母。

“就像人类一样，”另一位首席研究员克里斯托弗·佩雷拉博士说，“面包酵母在‘呼吸’时会产生二氧化碳，其排放的成分会随着饮食和环境的变化而变化。”

团队取得了成功。他们的原型区分了二氧化碳的不同同位素，并实时监测二氧化碳的产生。这标志着光学频率梳首次有效地实时观察生物体新陈代谢的变化——所有这些都是通过测量光来实现的。

“这有可能彻底改变健康评估的简单性、速度和效率。这是健康创新的关键时刻，”Scholten博士说。

“随着我们对呼气分析的理解不断加深，我们可能会期待有一天用呼气测试取代血液测试。”

下一步是什么?

研究人员认为，这项技术有潜力更具成本效益、更用户友好且更便携。1945年，一台数字计算机重约3万公斤;2024年，我们的手腕上佩戴着数字电脑。阿德莱德大学是COMBS的八所大学之一，正在努力将我们的光测量设备制造得像指甲盖一样小。目标是不断提高可访问性，甚至在最偏远的地方也能进行实时评估。

测量原子的光，我们可以计时。测量遥远恒星的光，我们可以找到系外行星。通过测量光与气体分子的相互作用，我们可以检测温室气体。微梳甚至可以传输信息，为我们提供破纪录的互联网速度。它被称为世界上最精确的尺子。如果我们像开发数字计算机一样成功地开发它，我们将走向何方是未知的。

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