一个好得吓人的传感器

时间:2020-02-24 17:32 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

一个好得吓人的传感器

来自东京大学高级科学技术研究中心(RCAST)的科学家们演示了一种通过量子纠缠的奇异力量将磁球与传感器连接起来的方法。他们表明,即使是一个单一的磁激励在球的存在可以检测到一个一次性的测量。这项工作代表了向可与磁性材料相互作用的量子系统的重大进展。

想象一下,有一个强大到足以在一次扫描中告诉你附近的干草堆里是否有针的传感器。这种装置似乎只存在于科幻小说中,但是,利用量子力学中最违反直觉的效应之一,这种程度的灵敏度可以变成现实。量子纠缠是量子力学的核心,它允许相互连接的粒子在长距离内进行即时的相互作用。

实验已经证实,量子力学允许这样一种情况,即一个系统的某些部分不再能被单独描述,而是从根本上纠缠在一起,这样对其中一个部分的测量就会自动决定另一个部分的命运。例如,两个电子可以纠缠在一起,因此它们都向上或向下指向,因此测量一个电子会立即影响另一个电子的状态。“量子纠缠已经在量子力学教科书中出现了几十年,”第一作者Dany Lachance-Quirion博士说,“但是用它来制造非常敏感的探测器的应用现在才刚刚开始实现。”

在RCAST进行的实验中,一个毫米大小的钇铁石榴石球体被放置在与超导约瑟夫森结量子比特相同的谐振腔中,作为传感器。由于球体与谐振腔的耦合,而在谐振腔与量子位元之间的耦合,只有在球体内没有磁激励的情况下,量子位元才能被电磁脉冲所激发。读取量子位的状态,然后显示球体的状态。

中村泰信教授解释说:“通过使用单镜头检测而不是平均,我们能够使我们的设备具有高灵敏度和非常快的速度。”“这项研究可能会为足够强大的传感器开辟道路,帮助寻找被称为轴子的理论暗物质粒子。”

这项工作发表在《科学》杂志上,名为“基于纠缠的单次发射探测单个马侬粒子与超导量子比特”。

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