更为强大的量子雷达是可行的

量子纠缠是种奇怪但非常有价值的量子现象。纠缠的两个粒子在空间和时间上密不可分的特性，在未来的雷达技术中将发挥重要作用。

2008年，麻省理工学院的一位工程师想出了一种方法，可以在几乎不使用任何光子的情况下，利用纠缠特性来照亮物体。据开发者称，在某些情况下，这种技术有望胜过传统雷达，尤其是在背景嘈杂的热环境中。

现在，研究人员将这个想法更进一步，通过一个可行的原型展示了它的潜力。

该技术最终可能会在安全和生物医学领域找到各种应用：例如，制造更好的MRI扫描仪，或为医生提供寻找特定类型癌症的替代方法。

奥地利科学技术研究院的量子物理学家Shabir Barzanjeh说：“我们证明的是微波量子雷达概念的可行性。利用仅比绝对零值高出千分之几的温度下产生的纠缠粒子，我们能够检测出室温下低反射率的物体。”

原理与普通雷达相同，区别仅仅是用到了多个纠缠光子来代替无线电波扫描区域。纠缠的光子相互之间的关联性高于随机的期望。就雷达而言，来自每个纠缠对的单个光子被描述为信号光子，被发送到一个物体上。剩下的光子被称为闲置光子，保持隔离状态，等待报告返回。

如果信号光子从物体反射并被捕获，则可以将其与闲置光子组合以创建特征信号干涉图样，从而将信号与其他随机噪声区分开。

当信号光子从物体反射时，这实际上从最真实的意义上打破了量子纠缠。这项最新研究证明，即使纠缠破裂，也可以保留足够的信息以将其识别为反射信号。

它消耗的功率不多，并且雷达本身很难被反侦查到——从安全角度来说，无疑是重大利好。但是，与传统雷达相比，它的最大优势在于：受背景辐射噪声的困扰较小，而背景辐射噪声会影响传统雷达的灵敏度和准确性。

Barzanjeh说：“我们的主要结论是，量子雷达或量子微波照明不仅在理论上而且在实践上都是可能的。在相同条件下以经典低功率检测器为基准，我们已经看到，在非常低的信号光子数下，量子增强检测可能会更好。”

尽管现在举杯庆祝还为时尚早。量子纠缠仍是一个极其微妙的过程，而且纠缠光子最初需要非常精确的处理和超低温的环境。

Barzanjeh和同事们正在继续发展量子雷达的概念，这是量子物理学可能会在技术领域带来变革的又一个征兆——从通信到计算机，从医学到军事，所有的所有。

Barzanjeh说：“纵观整个历史，概念证明通常是迈向未来技术进步的重要里程碑。我们高兴地发见了这项研究的未来意义，特别是在短距离微波传感领域。”

该研究已发表在《科学进展》上。

本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。

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