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科学家已经开发出量子电路,可以探测到最弱的无线电信号

发布日期:2021-06-05    
        微弱的无线电信号不仅妨碍人们找到他们最喜欢的电台,而且给医院里的核磁共振259(MRI)扫描仪和科学家用来探索太空的望远镜带来了挑战。最近,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员开发了一种量子电路,使他们能够通过量子力学探测最弱的无线电信号。研究结果发表在《科学》杂志

 
 
       在我们的生活中,我们都有被“糟糕(或微弱)的无线电信号”困扰的经历:车里播放的最喜欢的歌变成了噪音,离WiFi路由器太远,无法打开邮件。一般来说,我们的解决方案是增强信号,比如选择其他电台,或者搬到卧室靠近路由器的一侧。然而,如果我们能更仔细地探测信号,也许情况会有所不同。最近,代尔夫特理工大学的一组研究人员开发了一种量子电路,使他们能够通过量子力学探测到最弱的无线电信号。研究人员展示了如何探测光子或量子能量,这是量子力学中最弱的信号,这是射频探测的一个量子飞跃
 
       这个新的量子电路为射电天文学和医学的未来应用打开了大门(磁共振成像),同时也使研究人员能够通过实验进一步揭示量子力学与引力的相互作用在经典物理中,能量是不断变化的,可以取任何值。然而,量子力学中有一个奇怪的预言:能量将表现出不连续的离散特性,最小的单位叫做“量子”。


 
 
       这是什么意思?首席研究员马里奥盖利解释说:“例如,我推一个孩子在秋千上。在经典物理学中,如果我想让这个孩子荡得更快,我会给他一点推力,让他更快的速度和更高的能量。量子力学的解释是不同的。我一次只能增加一个孩子的能量一个“量子步”。不可能把这个“量子步”的一半能量都用上。直到最近,对于无线电波也是如此。然而,代尔夫特理工学院的团队已经开发出一种电路,能够准确地检测射频信号中的这些量子能量,除了量子传感的应用之外,还为量子级感知开辟了可能性,代尔夫特理工大学的研究小组也有兴趣将量子力学提升到一个更高的水平:质量。尽管量子电磁学理论已经发展了大约100年,物理学家们仍然对如何将引力与量子力学结合起来感到困惑

 
        对于一个荡秋千的小孩来说,这些“量子台阶”太小了,不值得注意。直至最近,对无线电波也是如此。然而,代尔夫特理工学院的团队已经开发出一种电路,能够准确地检测射频信号中的这些量子能量,这为量子级的感知开辟了可能,除了量子传感的应用之外,代尔夫特理工大学的研究小组也有兴趣将量子力学提升到一个更高的水平:质量。尽管量子电磁学理论已经发展了大约100年,物理学家们仍然对如何将引力与量子力学结合起来感到困惑
  
        gely说:“通过我们的量子无线电,我们想听到并控制重物体的量子振动,并通过实验探索量子力学和引力结合时会发生什么。这些实验非常困难,但如果成功,我们将能够测试我们是否能够创造时空本身的量子叠加。这个新概念将检验我们对量子力学和广义相对论的理解198

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