量子物理讓科學(xué)家們產(chǎn)生了許多有趣的創(chuàng)意，比如奧地利科技學(xué)院（IST Austria）的一支研究團(tuán)隊，就介紹了他們的“量子雷達(dá)”原型。據(jù)悉，量子糾纏描述了一種奇異的狀態(tài)，無論相隔多遠(yuǎn)，處于糾纏態(tài)的一對粒子都能夠緊密聯(lián)系、實時通信?；诖耍芯繄F(tuán)隊提出了一種“量子雷達(dá)”原型。在某些應(yīng)用場景下，其表現(xiàn)有望超越傳統(tǒng)的雷達(dá)。
原理圖（來自：IST Austria）
盡管我們?nèi)圆磺宄孔蛹m纏是如何起作用的，但這并不能阻止科學(xué)家們積極利用這項物理特性。
除了高保密性的量子網(wǎng)絡(luò)通信，比如奧地利科技學(xué)院、麻省理工和約克大學(xué)的物理學(xué)家們，就試圖將這一現(xiàn)象應(yīng)用于“量子雷達(dá)”。
傳統(tǒng)雷達(dá)的工作原理是發(fā)射無線電波或微波，然后接收偵聽各個方向的信號回彈，以清晰描繪出特定區(qū)域中的物體。
新型‘量子雷達(dá)’的原理與之相同，但它發(fā)射的是光波、而不是無線電波。
首先，研究人員準(zhǔn)備了一對糾纏態(tài)的光子。其中一個屬于“信號”（signal）光子，另一個則被當(dāng)做“惰輪”（idler）。
在將信號光子發(fā)送到被檢測的物體上時，惰輪光子繼續(xù)保持不受任何干擾的隔離狀態(tài)。當(dāng)信號返回時，它會發(fā)生變化、并且對惰輪光子產(chǎn)生即時的影響。
基于此，‘量子雷達(dá)’設(shè)備可通過檢查惰輪光子，來確定該區(qū)域中是否存在目標(biāo)物體。
反彈信號時，兩種類型的光子之間會丟失真正的量子糾纏，但保留了足夠的信息來創(chuàng)建可確定物體讀數(shù)的簽名特征（signature）。
盡管這個過程相當(dāng)脆弱、后續(xù)仍開展大量的實驗，但研究團(tuán)隊稱，在某些情況下，“量子雷達(dá)”的表現(xiàn)比經(jīng)典雷達(dá)更優(yōu)異。
與低功率雷達(dá)相比，這項新技術(shù)可從背景噪聲中更有效地挑出目標(biāo)物體。論文一作 Shabir Barzanjeh 表示：
我們提供了微波量子雷達(dá)的概念證明，利用比絕對零（-273.14°C）高出千分之一度的糾纏，已能夠在室溫下檢測低反射率的物體。
不過除了改進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)，這項新技術(shù)最終還有望在安全掃描儀、以及人體組織的醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。
有關(guān)這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）期刊上。
原標(biāo)題為《Microwave quantum illumination using a digital receiver》
