量子雷達(dá)原型設(shè)備的示意圖　圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞

一個(gè)國(guó)際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志撰文稱(chēng)，他們研制出一款新的雷達(dá)原型，該原型使用量子糾纏探測(cè)目標(biāo)，有望對(duì)生物醫(yī)學(xué)和安全行業(yè)產(chǎn)生重大影響。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，這款原型設(shè)備由來(lái)自?shī)W地利、美國(guó)和意大利的研究人員攜手開(kāi)發(fā)，也被稱(chēng)為量子雷達(dá)，使用了名為“微波量子照明”的新型探測(cè)技術(shù)，該技術(shù)利用糾纏的微波光子作為探測(cè)方法。這款設(shè)備能在嘈雜的熱環(huán)境中探測(cè)物體，而傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)身處此類(lèi)環(huán)境經(jīng)常會(huì)發(fā)生故障，因此有望廣泛應(yīng)用于超低功耗生物醫(yī)學(xué)成像和安全掃描儀等領(lǐng)域。

研究人員解釋道，最新設(shè)備使用量子糾纏作為一種新的檢測(cè)形式。量子糾纏即兩個(gè)粒子相互影響的現(xiàn)象，這種影響不受距離的限制，即使相距遙遠(yuǎn)，一個(gè)粒子的變化仍會(huì)瞬間影響另外一個(gè)粒子。

在研制這款設(shè)備時(shí)，研究人員沒(méi)有使用普通微波，而是讓兩組光子——信號(hào)光子和閑置光子發(fā)生糾纏。信號(hào)光子朝探測(cè)目標(biāo)發(fā)出，而閑置光子則在相對(duì)隔離、沒(méi)有干擾和噪聲的環(huán)境下被測(cè)量。當(dāng)信號(hào)光子被反射回來(lái)時(shí)，信號(hào)光子與閑置光子間的真實(shí)糾纏消失了，但少量相關(guān)性保留下來(lái)，從而創(chuàng)建出一個(gè)描述目標(biāo)物體是否存在的特征或圖案，整個(gè)探測(cè)與環(huán)境噪聲無(wú)關(guān)。

這項(xiàng)研究主要作者沙比爾·巴爾贊耶說(shuō)：“我們所展示的是微波量子雷達(dá)的概念證明。利用在比絕對(duì)零度（零下273.14攝氏度）高千分之一攝氏度下產(chǎn)生的量子纏結(jié)，我們能在室溫下檢測(cè)出低反射率物體?！?/p>

盡管量子糾纏從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)非常脆弱，但該設(shè)備相比傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)具有一些優(yōu)勢(shì)。例如，在低功率水平下，傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)的靈敏度較差，因?yàn)樗鼈兒茈y區(qū)分物體反射的輻射與自然產(chǎn)生的背景輻射；而量子照明則解決了這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樾盘?hào)和閑置光子之間擁有相似性（由量子糾纏產(chǎn)生），這使它能更高效地區(qū)分信號(hào)光子（從目標(biāo)物體接收）與環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生的噪聲。