量子物理讓科學家們產生了許多有趣的創意，比如奧地利科技學院（IST Austria）的一支研究團隊，就介紹了他們的“量子雷達”原型。據悉，量子糾纏描述了一種奇異的狀態，無論相隔多遠，處於糾纏態的一對粒子都能夠緊密聯繫、實時通信。基於此，研究團隊提出了一種“量子雷達”原型。在某些應用場景下，其表現有望超越傳統的雷達。

原理圖（來自：IST Austria）

儘管我們仍不清楚量子糾纏是如何起作用的，但這並不能阻止科學家們積極利用這項物理特性。

除了高保密性的量子網絡通信，比如奧地利科技學院、麻省理工和約克大學的物理學家們，就試圖將這一現象應用於“量子雷達”。

傳統雷達的工作原理是發射無線電波或微波，然後接收偵聽各個方向的信號回彈，以清晰描繪出特定區域中的物體。

新型’量子雷達’的原理與之相同，但它發射的是光波、而不是無線電波。

首先，研究人員準備了一對糾纏態的光子。其中一個屬於“信號”（signal）光子，另一個則被當做“惰輪”（idler）。

在將信號光子發送到被檢測的物體上時，惰輪光子繼續保持不受任何干擾的隔離狀態。當信號返回時，它會發生變化、並且對惰輪光子產生即時的影響。

基於此，’量子雷達’設備可通過檢查惰輪光子，來確定該區域中是否存在目標物體。

反彈信號時，兩種類型的光子之間會丟失真正的量子糾纏，但保留了足夠的信息來創建可確定物體讀數的簽名特徵（signature）。

儘管這個過程相當脆弱、後續仍開展大量的實驗，但研究團隊稱，在某些情況下，“量子雷達”的表現比經典雷達更優異。

與低功率雷達相比，這項新技術可從背景噪聲中更有效地挑出目標物體。論文一作Shabir Barzanjeh 表示：

我們提供了微波量子雷達的概念證明，利用比絕對零（-273.14°C）高出千分之一度的糾纏，已能夠在室溫下檢測低反射率的物體。

不過除了改進雷達系統，這項新技術最終還有望在安全掃描儀、以及人體組織的醫學成像等領域。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《科學進展》（Science Advances）期刊上。

原標題為《Microwave quantum illumination using a digital receiver》