量子传感器美国量子传感器突破，用量子纠缠穿越时空，把望远镜送回过去？

发布时间：2024-10-06 20:10:34

美国量子传感器突破，用量子纠缠穿越时空，把望远镜送回过去？

美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究团队最近开发了一种新型量子传感器，可以利用量子纠缠来探测复杂系统中的过去事件，有点像“将望远镜送回过去，捕捉你眼角余光看到的流星。”这项突破性研究已发表在6月27日《物理评论快报》上。

量子纠缠是量子物理中最神秘的现象之一，当两个粒子纠缠在一起时，它们的命运就紧密相连，即使相隔很远，宇宙两端，也会心有灵犀，共同进退。研究人员巧妙地利用了这一特性，创造出了一种新的测量方法。

我们可以想象一下，你有两个相互纠缠的粒子。一个粒子（探测器）被放入一个未知的磁场中，而另一个粒子（辅助器）则保持在可控环境中。当探测器受到磁场影响时，由于量子纠缠的神奇作用，辅助器也会发生相应的变化。

传统上直接测量磁场中的探测器粒子常常面临一个问题：有三分之一的几率选错测量方向，导致无法获得有用信息，这是量子测量的基本限制。

这是因为粒子在磁场中会沿一个未知轴旋转，测量它的状态我们需要选择一个基底轴，要么x，要么y，要么z。

如果选择的测量轴恰好与旋转轴垂直，我们可以获得最大的信息。

如果选择的测量轴与旋转轴平行，我们将无法获得任何有用的信息。

而在三维空间中，随机选择的一个轴与未知轴平行的概率是1/3。这就意味着有三分之一的几率我们会选择一个无法提供有用信息的测量轴。

而华盛顿大学的新方法，是通过测量辅助器间接获得关于探测器的精确信息，仿佛能够"回顾"磁场对探测器的影响过程。这就意味着无论磁场如何，科学家们都能获得最优的测量结果，从而将量子传感器的性能提升了50%。

\这就像是在玩飞镖游戏时，有一个"神奇助手"能在你投掷前就告诉你飞镖会落在哪里，让你每次都能命中靶心。

研究人员称，这种方法的美妙之处，就在于可以让实验者通过时间旅行，在事后为自旋设定最佳方向，就像是将望远镜送回过去，捕捉你眼角余光看到的流星。

当然，这只是一个比喻，这项技术并不能让我们真正地回到过去，但它为我们打开了一扇新的窗口，让我们能以前所未有的精度观测和测量量子世界，对开发更精密的量子传感器、改进量子计算技术，以及深入理解量子物理学原理都具有重要意义。

这项技术的潜在应用可能在天文观测、精密导航、医学成像等多个领域。虽然我们可能永远无法像科幻小说中那样穿越时空，但量子物理正在以其独特的方式拓展我们的认知边界，让我们更接近于理解宇宙的奥秘。

参考：Agnostic Phase Estimation，Phys. Rev. Lett. 132 , 260801 (2024)，2024-06-27。DOI：10.1103/PhysRevLett.132.260801

来源:参考消息网

参考消息网7月1日报道 据美国《防务新闻》周刊网站6月25日报道，借助量子传感器，法国希望在电子战中取得飞跃。

法国国防创新局负责人表示，法国海军今年接收首个批量生产的量子技术传感器，这是一种用于绘制海底地图的量子重力仪。未来这种传感器的用途可能是导航或探测敌方潜艇。

该机构负责人帕特里克·奥福在上周的欧洲国际防务展上对《防务新闻》记者说，该机构还在与法国泰雷兹公司合作研发用于电子战的量子传感器，该传感器将对广泛的电磁频谱进行监测。他说，这些传感器将在未来5年内投入使用。

法国在2022年拨款18亿欧元用于开发量子技术。量子技术是一个迅速发展的领域，利用量子物理创造新的计算、通信和传感形式。量子重力仪测量下落的激光冷却原子，以探测引力的微小变化，这可以用来探测敌方潜艇的质量。根据欧洲领导力网络2020年的一份政策简报，潜艇没有办法保护自己避开这种传感器。

奥福说，重力仪“对于我们进行的首次应用——绘制海底地图——尤其有用。但之后，我们可以想象重力仪的其他用途，特别是定位，特别是探测海底洞穴的存在。”

法国防务采购机构军备局自2006年以来一直在资助法国国家航空航天研究院在量子重力仪上的工作，并在2016年进行首次演示。该机构曾与法国技术公司埃克塞尔公司旗下的微量子解决方案公司合作，将重力仪的生产产业化。

据奥福说，法国正在致力于的第二个发展是基于量子技术的电子战传感器，它将提高拦截电磁频谱发射的可能性，包括雷达和通讯。

“量子技术可以让你的探测有更好的分辨率，最重要的是，可以在很宽的带宽上进行即时探测，”奥福说，“因此拦截的可能性更高，因为发射实际上是稍纵即逝的。”

基于量子技术的电子战传感器可以利用激光冷却的量子比特与任何来袭电磁波相互作用，测量量子比特的量子态发生的微小变化。

奥福说，法国正在与泰雷兹公司在此类量子传感器上进行特别合作，这是“一个我不会说是要花费几个月而是几年的问题——在未来5年内”。

这位国防创新机构负责人表示，量子计算机也是一个“多年才能解决的问题”，它们可能是传统高性能计算与量子部分的混合。今年3月，军备局与5家法国计算机研究初创企业签订开发技术合同，让法国能够在2032年之前拥有2台通用量子计算机原型机。（编译/卢荻）