这是一个量子雷达原型图。图片来源:?IST奥地利/Philip Krantz

　　新检测技术ba基于奥地利科学技术研究所开发的量子技术。

　　量子纠缠是一种物理现象，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，来自奥地利科学技术研究所(IST Austria)的Johannes Fink教授研究组的科学家，以及来自麻省理工学院(MIT)和英国约克大学的Stefano Pirandola和来自意大利卡梅里诺大学的David Vitali，展示了一种名为“微波量子照明”的新型探测技术，它利用纠缠微波光子作为一种探测方法。该原型机也被称为“量子雷达”，能够在嘈杂的热环境中探测物体，而传统雷达系统往往会在这种环境中失效。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的应用前景。

　　利用量子纠缠作为一种新的探测方式

　　这种装置背后的工作原理很简单:研究人员没有使用传统的微波，而是将两组光子缠在一起，这两组光子被称为“信号”光子和“空闲”光子。“信号”光子被发送到感兴趣的对象，而“空闲”光子是在相对隔离中测量的，不受干扰和噪声。当信号光子被反射回来时，信号和空闲光子之间的真正纠缠消失了，但少量的相关性仍然存在，创造了一个描述目标物体存在或不存在的特征或模式——不管环境中的噪声如何。

　　“我们展示的是微波量子雷达概念的证明，”主要作者、芬克集团博士后研究项目的Shabir Barzanjeh说，他之前的研究帮助推进了量子增强雷达技术背后的理论概念。“利用在绝对零度(-273.14°C)以上千分之几度产生的纠缠，我们已经能够在室温下探测到低反射率物体。”

　　量子技术可以超越传统的低功率雷达

　　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，常规雷达系统的灵敏度通常较差，因为它们难以区分物体反射的辐射和自然发生的背景辐射噪声。量子照明为这个问题提供了一个解决方案，因为“信号”和“空闲”光子之间的相似性——由量子纠缠产生——使得它更有效地从环境中产生的噪声中区分信号光子(从感兴趣的对象接收)。Barzanjeh现在是卡尔加里大学的助理教授，他谈到了原型机的性能:“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。当我们在相同的条件下与经典的低功率探测器进行基准测试时，我们已经看到，在非常低的信号光子数下，量子增强探测可以更优越。”

　　这是推进80年前雷达技术发展的重要里程碑

　　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。虽然这仍然是一个概念的证明，但该小组的研究已经有效地展示了一种新的探测方法，在某些情况下，可能已经优于经典的雷达。

　　“纵观历史，像我们在这里展示的这种概念的证明往往是未来技术进步的重要里程碑。这项研究的未来意义将是有趣的，特别是对短程微波传感器。”Barzanjeh说。

　　最后一位作者和小组领导人约翰内斯·芬克教授补充说:“这个科学结果只有通过将理论和实验物理学家聚集在一起才有可能，这些物理学家受到量子力学如何帮助推动传感的基本极限的好奇心的驱使。但为了在实际情况下显示优势，我们还需要有经验的电气工程师的帮助，为了使我们的结果适用于现实世界的检测任务，还有很多工作要做。”