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

把望远镜送回过去？美国量子传感器突破，用量子纠缠穿越时空

前言

量子力学被誉为20世纪最伟大的科学发现之一，也是目前为止人类认识的最基本、最全面的自然规律。

量子纠缠作为量子力学中最具有神秘色彩的现象之一，自问世以来就一直备受科学家的关注和研究。

人们发现，只要两个粒子曾经发生过相互作用，无论它们之间相隔多远，纠缠状态都会让它们的量子态瞬间“坍缩”；无论它们之间相隔多远，一方的测量结果都会立刻影响到另一方，就好像有一种神秘的通讯渠道连接在一起一样。

正是基于这一特性，一些科学家开始琢磨，是不是可以利用量子纠缠来实现“超光速通讯”，或者说“量子隐形传态”。

虽然目前为止，人们还没有找到实现这一目标的方法，但这并不妨碍人们对量子纠缠的探索和研究。

最近，一项由美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究团队取得的突破性研究再次把量子纠缠推到了聚光灯下。

他们成功研发出了一种全新的量子传感器，利用量子纠缠的“超能力”，可以探测复杂系统中的过去事件，仿佛可以借助量子纠缠的“时光机”。让我们可以观测到过去的事件，这无疑给人们对量子科学的认识又带来了新的突破。

华盛顿大学研发全新量子传感器，利用量子纠缠探测过去事件

量子纠缠可以用来探测过去事件，这听起来有些像科幻电影中的剧情情节，但的确是美国华盛顿大学的研究团队通过实验证实现的。

他们开发的这种全新量子传感器，可以通过量子纠缠的方式，探测到复杂系统中的过去事件，并且测量的精度还非常高，可以说是“神奇”的存在。

要知道，在经典的物理学理论中，我们是无法通过任何手段探测到过去的事件的，因为时间流逝的方向是单向的，我们只能向前看，无法倒着看。

但是在量子物理学中，特别是在量子纠缠的作用下，似乎可以打破这一限制。具体来说，他们设计的这种全新量子传感器，其实原理非常简单，就是利用了量子纠缠的“超能力”。

在他们的实验装置中，一共有两个粒子，一个叫做“探测器”，另一个叫做“辅助器”，而这两个粒子之间正是发生了量子纠缠。

研究人员首先将“辅助器”粒子放入一个可控的环境中，保持其量子态稳定，然后再将“探测器”粒子放入一个未知的场景中，这个场景中可能存在一些我们想要探测的信息。

根据量子纠缠的作用原理，当“探测器”受到未知场景的影响时，其量子态会发生改变，这种改变会立刻传递给“辅助器”粒子，虽然它并不直接参与到场景中去。

通过测量“辅助器”粒子的量子态，研究人员就可以间接地获取到“探测器”粒子所经历的过程，相当于是在“事后”才测量到了“探测器”粒子，这样就实现了对过去事件的探测。

这项技术对我们有什么启发

当人们第一次听说这项研究成果的时候，可能会觉得有些匪夷所思，觉得这似乎是在玩文字游戏，实际上并没有什么实际意义。

但是如果仔细猜想，就会发现这项研究成果对我们有着非常重要的启发意义。无论从哪个角度来说，这都是对量子物理学理论的一次重大突破。

在过去的很长一段时间里，人们对量子物理学的理解一直停留在表面现象和数学模型上，很多现象都无法被直接观测到，只能通过数学方程式来描述，这给科学家的研究工作带来了很大的困难。

但是有了这项研究成果，似乎为我们提供了一扇全新的窗户，让我们可以通过量子纠缠的“窥探”能力，观测到原来无法直接观测到的现象，这对我们深入理解量子物理学的原理和规律有着非常重要的意义。

这项研究成果的成功，也为我们提供了一个全新的思路和方法，来研发更加精密和高效的科学仪器和设备。

在我们日常生活和科学研究中，经常会遇到一些需要测量的场景和现象，有的时候直接的测量方法并不是最为有效和可靠的，可能还会受到各种干扰和误差的影响。

但是有了这项研究成果，似乎为我们提供了一个“参考时间机”的思路，让我们可以通过某种方式，来“事后”测量到所需要的信息，从而获得更加准确和可靠的测量结果。

可以想象，这对很多领域都会有着非常重要的应用意义，比如天文观测、地质勘探、生物医学成像等等。相信未来会有越来越多的科学家基于这一思路，研发出各种“量子纠缠助手”一样的高科技产品，为人类的科学研究和生产生活带来全新的突破和改变。

结语:

当前，人类社会正处在一个科技创新飞速发展的时代，各种前沿科学技术如雨后春笋般不断涌现，给我们的认知和生活带来了一次又一次的颠覆和突破。

量子科学作为其中的一颗“明星”，无疑将会在未来的发展中发挥越来越重要的作用，而量子纠缠作为其中最为神秘和引人瞩目的一环，更是给我们提供了无限的探索空间和想象力。

相信随着越来越多科学家的共同努力和智慧结晶，我们一定可以更好地驾驭量子世界的“魔法”，创造出更多让人类叹为观止的科学奇迹。

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