文/陳根

量子物理作為天塹曾經(jīng)橫亙在人類與真理中間，讓多少人對科學(xué)望而卻步，也讓多少人萌生了對科學(xué)一探究竟的好奇心。

現(xiàn)代人的現(xiàn)代性讓我們更具冒險和求索的精神，讓我們也逐漸揭開了量子物理的神秘面紗。這也讓科學(xué)家們產(chǎn)生了許多有趣的創(chuàng)意，比如奧地利科技學(xué)院（IST Austria）的一支研究團隊，就介紹了他們的“量子雷達”原型。

要理解量子雷達，就要先理解量子糾纏，量子糾纏描述了一種奇異的狀態(tài)，無論相隔多遠，處于糾纏態(tài)的一對粒子都能夠緊密聯(lián)系、實時通信?；诖?，研究團隊提出了一種“量子雷達”原型。在某些應(yīng)用場景下，其表現(xiàn)有望超越傳統(tǒng)的雷達。

盡管我們?nèi)圆磺宄孔蛹m纏是如何起作用的，但這并不能阻止科學(xué)家們積極利用這項物理特性。

傳統(tǒng)雷達的工作原理是發(fā)射無線電波或微波，然后接收偵聽各個方向的信號回彈，以清晰描繪出特定區(qū)域中的物體。但傳統(tǒng)雷達自身卻存在一定局限，一是發(fā)射功率大（幾十千瓦），電磁泄漏大；二是反隱身能力相對較差；三是成像能力相對較弱；四是信號處理復(fù)雜，實時性弱。

針對傳統(tǒng)雷達存在的技術(shù)難點，量子信息技術(shù)存在一定的技術(shù)優(yōu)勢，可以通過與傳統(tǒng)雷達相結(jié)合，提升雷達的探測性能。近日，奧地利科技學(xué)院、麻省理工和約克大學(xué)的物理學(xué)家們，就試圖將量子信息技術(shù)應(yīng)用于“量子雷達”上。

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

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

基于此，“量子雷達”設(shè)備可通過檢查惰輪光子，來確定該區(qū)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(chuàng)建可確定物體讀數(shù)的簽名特征（signature）。

盡管這個過程相當脆弱、后續(xù)仍需開展大量的實驗。但研究團隊稱，在某些情況下，“量子雷達”的表現(xiàn)比經(jīng)典雷達更優(yōu)異。

與低功率雷達相比，這項新技術(shù)可從背景噪聲中更有效地挑出目標物體。而除了改進雷達系統(tǒng)，這項新技術(shù)最終還有望運用在安全掃描儀以及人體組織的醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。

我們都知道人腦可以直觀體會并形象化理解世界，而人腦直覺的極限就是牛頓體系。想要走進量子物理時代，就需要借助數(shù)學(xué)的抽象而非宏觀的經(jīng)驗。

量子物理的整個發(fā)展史像是一場科學(xué)家們自己和自己爭執(zhí)的歷史，幾乎每一個為量子物理作出巨大貢獻的科學(xué)家都不可避免地先和自己吵了一架，因為很多被發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)實在一開始連科學(xué)家自己都難以接受。

但也正因為如此，量子物理才不斷發(fā)展起來?？茖W(xué)的世界奇異而浪漫，科學(xué)世界的大發(fā)展也直接作用在了時代的身上。我們唯有擁抱科學(xué)，敢于想象，才能把握發(fā)展的規(guī)律，尋索到真理和真相，這也是人類獨有的綺麗和將獲得的冒險的快樂。