来自奥地利科学技术学院(IST Austria)的约翰内斯·芬克(Johannes Fink)教授的研究小组的科学家,以及来自麻省理工学院(MIT)和英国约克大学的合作者Stefano Pirandola和来自卡梅里诺大学的David Vitali ,意大利提出了一种称为“微波量子照明”的新型检测技术,该技术使用纠缠的微波光子作为检测方法。
被称为“量子雷达”的原型可以在嘈杂的热环境中检测物体,而传统雷达系统经常会在这种环境中发生故障。该技术在超低功耗生物医学成像和安全扫描仪中具有潜在的应用。
研究人员纠缠了两组光子,称为“信号”光子和“惰轮”光子。 “信号”光子被发送到感兴趣的对象,“空闲”光子以相对隔离的方式测量,没有干扰和噪声。当信号光子被反射时,信号与闲置光子之间的真实纠缠消失了,但是少量的关联仍然存在,从而创建了一个特征或图案来描述目标对象的存在与否,而与环境中的噪声无关。在绝对零值(-273.14°C)之上的千分之几度处产生的量子纠缠有助于检测室温下的低反射率物体。
在低功率水平下,常规雷达系统通常会遇到灵敏度差的问题,因为它们难以将物体反射的辐射与自然产生的背景辐射噪声区分开。量子照明为解决这个问题提供了解决方案,因为量子纠缠产生的“信号”和“闲置”光子之间的相似性使其更有效地将信号光子(从目标物体接收到)与环境中产生的噪声区分开。
这项研究有效地证明了一种新的探测方法,在某些情况下可能已经优于传统雷达。根据研究人员的说法,只有通过将量子力学如何帮助推动感知的基本极限的好奇心驱使的理论物理学家和实验物理学家聚集在一起,才能取得这一科学结果。但是,要使结果适用于现实世界中的检测任务,还需要做更多的工作,这将在经验丰富的电气工程师的帮助下实现