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北京,5月18日(记者刘霞)——一个国际物理学家团队在最新一期的《科学进展》杂志上写道,他们已经开发出一种新的雷达原型,这种雷达利用量子纠缠来探测目标,预计将对生物医学和安全产业产生重大影响。

根据物理学家组织网络最近的一份报告,这个原型装置,也被称为量子雷达,是由来自奥地利、美国和意大利的研究人员联合开发的。它使用一种叫做“微波量子照明”的新探测技术,这种技术使用纠缠的微波光子作为探测方法。这种装置可以在嘈杂的热环境中探测目标,而传统的雷达系统在这种环境中经常出现故障,因此有望在超低功耗生物医学成像和安全扫描仪等领域得到广泛应用。

研究人员解释说,最新的设备使用量子纠缠作为一种新的检测形式。量子纠缠是两个粒子相互作用的现象。这种影响不受距离的限制。即使距离很远,一个粒子的变化也会瞬间影响到另一个粒子。

在开发这种装置时,研究人员没有使用普通的微波,而是将两组光子——信号光子和闲置光子纠缠在一起。信号光子朝向探测目标发射,而空闲光子在相对隔离的环境中测量,没有干扰和噪声。当信号光子被反射回来时,信号光子和空闲光子之间的真实纠缠消失了,但是少量的相关仍然存在,从而创建了描述目标物体是否存在的特征或模式。整个检测过程与环境噪声无关。

“我们展示的是微波量子雷达概念的证明,”主要作者夏比尔巴赞说。我们可以利用在比绝对零度(零下273.14摄氏度)高千分之一度的温度下产生的量子纠缠来探测室温下反射率低的物体。”

虽然量子纠缠在本质上是非常脆弱的,但是这种装置比传统的雷达技术有一些优势。例如,在低功率水平下,传统雷达系统的灵敏度很低,因为它们很难区分物体反射的辐射和自然产生的背景辐射。量子照明解决了这个问题,因为信号和空闲光子(由量子纠缠产生)之间存在相似性,这使得区分信号光子(从目标物体接收)和环境中产生的噪声更加有效。

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