奥地利科学技术研究所 量子雷达原型图
信用:奥地利IST/菲利普·克兰茨 奥地利科学技术研究所(奥地利IST)的物理学家发明了一种新的雷达原型，它使用量子纠缠作为物体探测的方法
这种量子力学与设备的成功结合可能会对生物医学和安全产业产生重大影响
这项研究发表在《科学进步》杂志上
量子纠缠是一种物理现象，其中两个粒子保持相互连接，共享物理特性，无论它们彼此相距多远
现在，奥地利科学技术学院(IST奥地利)约翰尼斯·芬克教授研究小组的科学家与麻省理工学院(麻省理工学院)和英国约克大学的合作者斯特凡诺·皮兰多拉以及意大利卡梅里诺大学的大卫·维塔利展示了一种新型的探测技术——微波量子照明，它利用纠缠微波光子作为探测方法
这个原型，也被称为量子雷达，能够在传统雷达系统经常失效的嘈杂热环境中探测物体
该技术在超低功耗生物医学成像和安全扫描仪方面具有潜在应用
利用量子纠缠作为一种新的探测形式 该装置的工作原理很简单:研究人员不用传统的微波，而是将两组光子缠绕在一起，这两组光子被称为信号光子和闲置光子
信号光子被发送到感兴趣的对象，而空闲光子被相对隔离地测量，没有干扰和噪声
当信号光子被反射回来时，信号光子和闲置光子之间的真正纠缠就消失了，但少量的相关性仍然存在，从而产生了描述目标物体存在与否的特征或模式，而与环境中的噪声无关
“我们所展示的是微波量子雷达概念的证明，”第一作者沙比尔·巴尔赞耶说，他之前的研究有助于推进量子增强雷达技术背后的理论概念
“利用在绝对零度以上千分之几度产生的纠缠(-273
我们已经能够在室温下探测到低反射率的物体
" 量子技术可以胜过经典的低功率雷达 虽然量子纠缠本身在本质上是脆弱的，但与传统的经典雷达相比，该设备有一些优势
例如，在低功率水平下，传统的雷达系统通常具有较差的灵敏度，因为它们难以区分由物体反射的辐射和自然产生的背景辐射噪声
量子照明为这个问题提供了一个解决方案，因为信号光子和由量子纠缠产生的空闲光子之间的相似性使得区分信号光子(从感兴趣的对象接收)和环境中产生的噪声更加有效
巴尔赞杰现在是卡尔加里大学的助理教授，他说:“我们研究背后的主要信息是量子雷达或量子微波照明不仅在理论上是可能的，而且在实践中也是可能的
当在相同条件下与经典低功率检测器对比时，我们发现在非常低的信号光子数下，量子增强检测可能更优越
" 纵观历史，基础科学一直是创新、范式转变和技术突破的关键驱动力之一
虽然仍然是一个概念的证明，该小组的研究有效地证明了一种新的检测方法，在某些情况下，可能优于传统的雷达
“纵观历史，概念的证明，比如我们在这里展示的，往往是未来技术进步的重要里程碑
巴尔赞耶说:“看到这项研究的未来意义，特别是对短程微波传感器的影响，将会很有趣。”
最后一位作者和小组负责人约翰尼斯·芬克教授说:“只有将理论和实验物理学家聚集在一起，才有可能得出这一科学结果，这些物理学家对量子力学如何帮助推动传感的基本极限充满好奇
但是为了在实际情况中显示优势，我们还需要有经验的电气工程师的帮助，并且为了使我们的结果适用于现实世界的检测任务，仍然有许多工作要做
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