量子糾纏是種奇怪但非常有價值的量子現(xiàn)象。糾纏的兩個粒子在空間和時間上密不可分的特性，在未來的雷達技術中將發(fā)揮重要作用。

2008年，麻省理工學院的一位工程師想出了一種方法，可以在幾乎不使用任何光子的情況下，利用糾纏特性來照亮物體。據(jù)開發(fā)者稱，在某些情況下，這種技術有望勝過傳統(tǒng)雷達，尤其是在背景嘈雜的熱環(huán)境中。

現(xiàn)在，研究人員將這個想法更進一步，通過一個可行的原型展示了它的潛力。

該技術最終可能會在安全和生物醫(yī)學領域找到各種應用：例如，制造更好的MRI掃描儀，或為醫(yī)生提供尋找特定類型癌癥的替代方法。

奧地利科學技術研究院的量子物理學家Shabir Barzanjeh說：“我們證明的是微波量子雷達概念的可行性。利用僅比絕對零值高出千分之幾的溫度下產(chǎn)生的糾纏粒子，我們能夠檢測出室溫下低反射率的物體。”

原理與普通雷達相同，區(qū)別僅僅是用到了多個糾纏光子來代替無線電波掃描區(qū)域。糾纏的光子相互之間的關聯(lián)性高于隨機的期望。就雷達而言，來自每個糾纏對的單個光子被描述為信號光子，被發(fā)送到一個物體上。剩下的光子被稱為閑置光子，保持隔離狀態(tài)，等待報告返回。

如果信號光子從物體反射并被捕獲，則可以將其與閑置光子組合以創(chuàng)建特征信號干涉圖樣，從而將信號與其他隨機噪聲區(qū)分開。

當信號光子從物體反射時，這實際上從最真實的意義上打破了量子糾纏。這項最新研究證明，即使糾纏破裂，也可以保留足夠的信息以將其識別為反射信號。

它消耗的功率不多，并且雷達本身很難被反偵查到——從安全角度來說，無疑是重大利好。但是，與傳統(tǒng)雷達相比，它的最大優(yōu)勢在于：受背景輻射噪聲的困擾較小，而背景輻射噪聲會影響傳統(tǒng)雷達的靈敏度和準確性。

Barzanjeh說：“我們的主要結論是，量子雷達或量子微波照明不僅在理論上而且在實踐上都是可能的。在相同條件下以經(jīng)典低功率檢測器為基準，我們已經(jīng)看到，在非常低的信號光子數(shù)下，量子增強檢測可能會更好。”

盡管現(xiàn)在舉杯慶祝還為時尚早。量子糾纏仍是一個極其微妙的過程，而且糾纏光子最初需要非常精確的處理和超低溫的環(huán)境。

Barzanjeh和同事們正在繼續(xù)發(fā)展量子雷達的概念，這是量子物理學可能會在技術領域帶來變革的又一個征兆——從通信到計算機，從醫(yī)學到軍事，所有的所有。

Barzanjeh說：“縱觀整個歷史，概念證明通常是邁向未來技術進步的重要里程碑。我們高興地發(fā)見了這項研究的未來意義，特別是在短距離微波傳感領域。”

該研究已發(fā)表在《科學進展》上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基于創(chuàng)作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布。