“量子radar"使用纠缠光子来探测物体

时间:2020-05-12 18:43 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

“量子radar"使用纠缠光子来探测物体

量子物理的奇异世界正被用于一些迷人的用例。在最新的例子中,物理学家已经开发并演示了一个“量子雷达”原型,它使用量子纠缠现象来探测物体,在某些情况下,这个系统最终可能会超过传统雷达。

量子纠缠描述了一种奇怪的状态,两个粒子可以如此紧密地连接在一起,以至于无论相距多远,它们似乎都能立即通信。测量一个粒子的状态会立即改变另一个粒子的状态,假设它在宇宙的另一边。这意味着信息的传播速度比光速还快,这被认为是不可能的——然而,这显然是可以测量的。这一现象甚至让爱因斯坦本人也感到不安,他曾将其描述为“远距离的幽灵行动”。

虽然我们还不完全理解它为什么或如何工作,但这并没有阻止科学家们想办法利用它来为我们服务。在创建量子计算机和量子互联网方面正取得长足进展,这两者都将是超快且近乎不可破解的。现在,在奥地利科学技术研究所(IST Austria)、麻省理工学院(MIT)和约克大学(University of York)的物理学家进行的一项新研究中,这种现象被应用于雷达。

雷达的工作原理是发出无线电波或微波,然后监听它们如何反射回接收器,这样就能清楚地描绘出该区域的物体。新的原型系统工作原理相同,但它发射的不是无线电波,而是光子。

首先,光子对相互纠缠。每一对中的一个是“信号”光子,而另一个被称为“游手好闲者”。“信号光子是被发送到目标物体的光子。与此同时,闲人组被隔离,不受任何干扰。当信号光子反射回来时,它会发生变化,这立即影响到空闲光子。然后该设备可以检查该空闲器,并确定该区域是否存在目标对象。

当信号被反射时,两种类型的光子之间的真正量子纠缠会消失,但足够的信息会被保留下来,以创建一个能够确定物体读数的签名。

虽然这一过程很脆弱,而且还处于试验阶段,但研究小组表示,在某些情况下,量子雷达比传统雷达更好。首先,与低功率雷达相比,新技术在从背景噪声中挑选目标物体方面更有效。

该研究的第一作者Shabir Barzanjeh说:“我们已经证明了微波量子雷达的概念。”“利用在绝对零度(-273.14°C)以上千分之一度处产生的纠缠,我们已经能够在室温下探测到低反射率物体。”

除了改进雷达系统外,该团队还表示,这项新技术最终可能会应用于安全扫描仪和人体组织的医学成像。

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