剑桥大学 量子激光照射到我们想要测量的化学分子上
然后光通过我们的“神奇”量子过滤器
这个过滤器丢弃了大量的光，同时将所有有用的信息聚集在最终到达摄像机检测器的弱光中
信用:雨果·莱佩奇 科学家发现，一种叫做“量子负能量”的物理性质可以用来对从分子距离到引力波的一切进行更精确的测量
来自剑桥大学、哈佛大学和麻省理工学院的研究人员已经表明，量子粒子可以携带关于它们所相互作用的事物的无限量信息
发表在《自然通讯》杂志上的这一结果可以实现更精确的测量，并为新技术提供动力，如超精密显微镜和量子计算机
计量学是估算和测量的科学
如果你今天早上称了体重，你就做了计量
正如量子计算有望彻底改变复杂计算的方式一样，利用亚原子粒子奇怪行为的量子计量学可能会彻底改变我们测量事物的方式
我们习惯于处理从0%(从未发生)到100%(总是发生)的概率
然而，为了解释来自量子世界的结果，概率的概念需要扩展到包括所谓的准概率，它可以是负的
这种准概率允许用直观的数学语言解释量子概念，如爱因斯坦的“幽灵般的远距离行为”和波粒二象性
例如，一个原子处于某一位置并以特定速度运动的概率可能是负数，例如-5%
一个需要负概率解释的实验被称为具有“量子负性”
科学家们现在已经表明，这种量子负能有助于进行更精确的测量
所有计量都需要探针，可以是简单的天平或温度计
然而，在最先进的计量学中，探针是量子粒子，可以在亚原子水平上控制
这些量子粒子是用来与被测物体相互作用的
然后通过检测装置分析颗粒
理论上，探测粒子的数量越多，探测设备获得的信息就越多
但实际上，检测设备分析粒子的速度是有上限的
日常生活中也是如此:戴上太阳镜可以过滤多余的光线，改善视力
但是过滤对改善我们的视力是有限度的——太阳镜太暗是有害的
“我们采用了从标准信息论到准概率的工具，并表明过滤量子粒子可以将一百万个粒子的信息浓缩成一个，”主要作者Dr
剑桥卡文迪什实验室的大卫·阿维德松-舒库尔和格顿学院的莎拉·伍德海德研究员
“这意味着检测设备可以在理想的流入速率下运行，同时接收对应于更高速率的信息
根据正常的概率论，这是被禁止的，但是量子负性使它成为可能
" 多伦多大学的一个实验小组已经开始建造技术来使用这些新的理论成果
他们的目标是创造一种量子设备，使用单光子激光来提供难以置信的光学元件精确测量
这种测量对于创造先进的新技术至关重要，例如光子量子计算机
“我们的发现为在现实世界应用中使用基本量子现象开辟了令人兴奋的新途径，”阿维德松-舒库尔说
量子计量学可以改进对事物的测量，包括距离、角度、温度和磁场
这些更精确的测量可以带来更好、更快的技术，也可以提供更好的资源来探索基础物理，提高我们对宇宙的理解
例如，许多技术依赖于组件的精确对准或感应电场或磁场微小变化的能力
更高的镜子对准精度可以使显微镜或望远镜更精确，更好的测量地球磁场的方法可以带来更好的导航工具
在获得诺贝尔奖的LIGO·汉福德天文台，量子计量学目前被用来提高引力波探测的精度
但是对于大多数应用来说，量子计量过于昂贵，而且用目前的技术无法实现
新公布的结果提供了一种更廉价的量子计量方法
“科学家经常说‘天下没有免费的午餐’，这意味着如果你不愿意付出计算的代价，你将一无所获，”合著者亚历山大·拉塞克说
D
卡文迪许实验室的候选人
“然而，在量子计量中，这个价格可以任意降低
这是非常违反直觉的，真的很神奇！" 医生
合著者、哈佛大学ITAMP博士后尼可·云格·哈尔彭说:“每天乘法运算的通勤距离:6乘以7等于7乘以6
量子理论涉及不通勤的乘法
换向的缺乏让我们可以利用量子物理来改进计量学
“量子物理增强了计量学、计算、密码学等等；但是严格证明这一点很困难
我们展示了量子物理使我们能够从实验中提取比只有经典物理更多的信息
证明的关键是概率的量子版本——类似于概率的数学对象，但可以假设负的和非真实的值
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
