量子雷达原型设备的示意图 图片来源：物理学家组织网
科技日报记者 刘霞
一个国际物理学家团队在最新一期《科学进展》杂志撰文称，他们研制出一款新的雷达原型，该原型使用量子纠缠探测目标，有望对生物医学和安全行业产生重大影响。
据物理学家组织网近日报道，这款原型设备由来自奥地利、美国和意大利的研究人员携手开发，也被称为量子雷达，使用了名为“微波量子照明”的新型探测技术，该技术利用纠缠的微波光子作为探测方法。这款设备能在嘈杂的热环境中探测物体，而传统雷达系统身处此类环境经常会发生故障，因此有望广泛应用于超低功耗生物医学成像和安全扫描仪等领域。
研究人员解释道，最新设备使用量子纠缠作为一种新的检测形式。量子纠缠即两个粒子相互影响的现象，这种影响不受距离的限制，即使相距遥远，一个粒子的变化仍会瞬间影响另外一个粒子。
在研制这款设备时，研究人员没有使用普通微波，而是让两组光子——信号光子和闲置光子发生纠缠。信号光子朝探测目标发出，而闲置光子则在相对隔离、没有干扰和噪声的环境下被测量。当信号光子被反射回来时，信号光子与闲置光子间的真实纠缠消失了，但少量相关性保留下来，从而创建出一个描述目标物体是否存在的特征或图案，整个探测与环境噪声无关。
这项研究主要作者沙比尔·巴尔赞耶说：“我们所展示的是微波量子雷达的概念证明。利用在比绝对零度（零下273.14摄氏度）高千分之一摄氏度下产生的量子缠结，我们能在室温下检测出低反射率物体。”
尽管量子纠缠从本质上来说非常脆弱，但该设备相比传统雷达技术具有一些优势。例如，在低功率水平下，传统雷达系统的灵敏度较差，因为它们很难区分物体反射的辐射与自然产生的背景辐射；而量子照明则解决了这个问题，因为信号和闲置光子之间拥有相似性（由量子纠缠产生），这使它能更高效地区分信号光子（从目标物体接收）与环境内产生的噪声。
