【據(jù)phys.org網(wǎng)站2019年3月8日?qǐng)?bào)道】荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（TUD）的研究人員發(fā)明了一種量子電路，可以通過(guò)量子力學(xué)收聽(tīng)到最弱無(wú)線電信號(hào)。這種新型量子電路將來(lái)或可應(yīng)用于射電天文學(xué)和醫(yī)學(xué)（磁共振成像）等領(lǐng)域，還使研究人員們能通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示量子力學(xué)與引力之間的相互作用。研究結(jié)果已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

對(duì)于微弱的無(wú)線電信號(hào)的檢測(cè)，通常的解決方案是找到一個(gè)更強(qiáng)的信號(hào)，例如，換到另一個(gè)電臺(tái)或移動(dòng)到房間的另一邊。無(wú)線電信號(hào)弱，不僅阻礙人們尋找最喜愛(ài)的無(wú)線電臺(tái)，也為醫(yī)院中的磁共振成像（MRI）掃描儀，以及科學(xué)家們探索太空采用的望遠(yuǎn)鏡帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在射頻探測(cè)領(lǐng)域的一次重大突破中，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（TUD）的加里•斯蒂爾教授(Gary Steele)團(tuán)隊(duì)的研究人員展示了如何探測(cè)到光子或能量量子，即通過(guò)量子力學(xué)所能感知到的最弱信號(hào)。

量子力學(xué)中有一個(gè)奇怪的預(yù)言，是說(shuō)能量以被稱為“量子”的小塊的形式存在。這是什么意思？在經(jīng)典物理學(xué)中，如果需要一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度變快，可以通過(guò)施加連續(xù)外力實(shí)現(xiàn)。但是在量子力學(xué)中卻是另外一番解釋：施加的力不是連續(xù)的，而是一個(gè)一個(gè)的，施加這個(gè)量子臺(tái)階一半的能量是不可能的，只能是整數(shù)倍。

這些一份一份的“量子臺(tái)階”很細(xì)微，無(wú)法被注意到。無(wú)線電波也是如此。代爾夫特理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種電路，它可以在射頻信號(hào)中檢測(cè)到這些量子能量，為在量子層面上探測(cè)無(wú)線電波開(kāi)辟了可能性。

除了在量子傳感方面的應(yīng)用，代爾夫特理工大學(xué)的研究小組還想要將量子力學(xué)拓展到更高層級(jí)：質(zhì)量。盡管量子電磁學(xué)理論是在近100年前發(fā)展起來(lái)的，但物理學(xué)家們至今仍然對(duì)如何將重力融入到量子力學(xué)感到困惑。

“使用我們的量子無(wú)線電，我們想嘗試著去聆聽(tīng)和控制重物的量子振動(dòng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索把量子力學(xué)和重力融合在一起會(huì)發(fā)生什么。”蓋伊說(shuō)，“這些實(shí)驗(yàn)很難，但如果成功，我們就能夠測(cè)試是否可以對(duì)時(shí)空本身進(jìn)行量子疊加。這一新概念，將會(huì)測(cè)試我們對(duì)量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的理解。”（中國(guó)電科發(fā)展戰(zhàn)略研究中心 焦叢）