微弱的無線電信號不僅妨礙人們找到他們最喜歡的電臺,而且給醫院里的核磁共振259(MRI)掃描儀和科學家用來探索太空的望遠鏡帶來了挑戰。最近,荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員開發了一種量子電路,使他們能夠通過量子力學探測最弱的無線電信號。研究結果發表在《科學》雜志
在我們的生活中,我們都有被“糟糕(或微弱)的無線電信號”困擾的經歷:車里播放的最喜歡的歌變成了噪音,離WiFi路由器太遠,無法打開郵件。一般來說,我們的解決方案是增強信號,比如選擇其他電臺,或者搬到臥室靠近路由器的一側。然而,如果我們能更仔細地探測信號,也許情況會有所不同。最近,代爾夫特理工大學的一組研究人員開發了一種量子電路,使他們能夠通過量子力學探測到最弱的無線電信號。研究人員展示了如何探測光子或量子能量,這是量子力學中最弱的信號,這是射頻探測的一個量子飛躍
這個新的量子電路為射電天文學和醫學的未來應用打開了大門(磁共振成像),同時也使研究人員能夠通過實驗進一步揭示量子力學與引力的相互作用在經典物理中,能量是不斷變化的,可以取任何值。然而,量子力學中有一個奇怪的預言:能量將表現出不連續的離散特性,最小的單位叫做“量子”。
這是什么意思?首席研究員馬里奧蓋利解釋說:“例如,我推一個孩子在秋千上。在經典物理學中,如果我想讓這個孩子蕩得更快,我會給他一點推力,讓他更快的速度和更高的能量。量子力學的解釋是不同的。我一次只能增加一個孩子的能量一個“量子步”。不可能把這個“量子步”的一半能量都用上。直到最近,對于無線電波也是如此。然而,代爾夫特理工學院的團隊已經開發出一種電路,能夠準確地檢測射頻信號中的這些量子能量,除了量子傳感的應用之外,還為量子級感知開辟了可能性,代爾夫特理工大學的研究小組也有興趣將量子力學提升到一個更高的水平:質量。盡管量子電磁學理論已經發展了大約100年,物理學家們仍然對如何將引力與量子力學結合起來感到困惑
對于一個蕩秋千的小孩來說,這些“量子臺階”太小了,不值得注意。直至最近,對無線電波也是如此。然而,代爾夫特理工學院的團隊已經開發出一種電路,能夠準確地檢測射頻信號中的這些量子能量,這為量子級的感知開辟了可能,除了量子傳感的應用之外,代爾夫特理工大學的研究小組也有興趣將量子力學提升到一個更高的水平:質量。盡管量子電磁學理論已經發展了大約100年,物理學家們仍然對如何將引力與量子力學結合起來感到困惑
gely說:“通過我們的量子無線電,我們想聽到并控制重物體的量子振動,并通過實驗探索量子力學和引力結合時會發生什么。這些實驗非常困難,但如果成功,我們將能夠測試我們是否能夠創造時空本身的量子疊加。這個新概念將檢驗我們對量子力學和廣義相對論的理解198
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