【據(jù)phys.org網(wǎng)站2019年3月8日報道】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，可以通過量子力學(xué)收聽到最弱無線電信號。這種新型量子電路將來或可應(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實驗進一步揭示量子力學(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。

對于微弱的無線電信號的檢測，通常的解決方案是找到一個更強的信號，例如，換到另一個電臺或移動到房間的另一邊。無線電信號弱，不僅阻礙人們尋找最喜愛的無線電臺，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鏡帶來了挑戰(zhàn)。在射頻探測領(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)團隊的研究人員展示了如何探測到光子或能量量子，即通過量子力學(xué)所能感知到的最弱信號。

量子力學(xué)中有一個奇怪的預(yù)言，是說能量以被稱為“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，如果需要一個物體的運動速度變快，可以通過施加連續(xù)外力實現(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，而是一個一個的，施加這個量子臺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“量子臺階”很細微，無法被注意到。無線電波也是如此。代爾夫特理工大學(xué)的研究團隊開發(fā)了一種電路，它可以在射頻信號中檢測到這些量子能量，為在量子層面上探測無線電波開辟了可能性。

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：質(zhì)量。盡管量子電磁學(xué)理論是在近100年前發(fā)展起來的，但物理學(xué)家們至今仍然對如何將重力融入到量子力學(xué)感到困惑。

“使用我們的量子無線電，我們想嘗試著去聆聽和控制重物的量子振動，并通過實驗探索把量子力學(xué)和重力融合在一起會發(fā)生什么。”蓋伊說，“這些實驗很難，但如果成功，我們就能夠測試是否可以對時空本身進行量子疊加。這一新概念，將會測試我們對量子力學(xué)和廣義相對論的理解。”（中國電科發(fā)展戰(zhàn)略研究中心 焦叢）