量子電路能夠聽到量子力學所允許的最弱的無線電信號
代爾夫特理工大學的研究人員發明了一種量子電路，使他們能夠聽到量子力學所允許的最弱的無線電信號。這種新的量子電路為將來可能在射電天文學和醫學(MRI)等領域的應用打開了大門。它還使研究人員能夠進行實驗，闡明量子力學和重力之間的相互作用。
我們都曾在生活的某個時刻被微弱的無線電信號惹惱:我們最喜歡的歌在車裡變成了噪音，離wifi路由器太遠而無法查看電子郵件。我們通常的解決方案是讓信號變大，例如選擇一個不同的電臺或者搬到客廳的另一邊。然而，如果我們能更仔細地聽呢?微弱的無線電信號不僅對那些想要找到自己最喜歡的電臺的人是一個挑戰，而且對醫院裡的磁共振成像掃描儀，以及科學家用來窺視太空的望遠鏡也是一個挑戰。
在射頻探測領域的量子“飛躍”中，代爾夫特的加里•斯蒂爾教授(Gary Steele)團隊的研究人員展示了對光子或能量量子(量子力學理論允許的最弱信號)的探測。
量子力學的一個奇怪的預測是，能量以被稱為“量子”的小塊形式存在。這是什麼意思?“比如說我推著一個鞦韆上的孩子，”首席研究員馬里奧·蓋伊說。“在經典的物理理論中，如果我想讓孩子跑得更快一點，我可以給他們一個小推力，讓他們跑得更快，更有能量。量子力學說的是另一回事:我一次只能讓孩子的能量增加一個“量子步驟”。把這個數字減少一半是不可能的。”
對於一個鞦韆上的孩子來說，這些“量子步驟”是如此之小，以至於他們太小而無法注意到。直到最近，無線電波也是如此。然而，代爾夫特的研究團隊開發了一種電路，可以在射頻信號中探測到這些能量塊，為在量子級別上探測無線電波開闢了可能性。
除了在量子傳感方面的應用，代爾夫特的研究小組還對將量子力學提升到下一個層次:質量感興趣。雖然量子電磁學理論是在近100年前發展起來的，但物理學家們至今仍對如何將引力納入量子力學感到困惑。
“利用我們的量子無線電，我們想嘗試去聆聽和控制重物體的量子振動，並通過實驗探索當你把量子力學和重力混合起來時會發生什麼，”蓋伊說。“這樣的實驗很難，但如果成功，我們將能夠測試時空本身的量子疊加，這是一個新概念，將測試我們對量子力學和廣義相對論的理解。”
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