丹麦科学家突破量子传感极限，混合量子系统有望革新医疗天文等多领域

丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所团队在量子传感领域取得重大突破。研究人员成功开发出一种混合量子系统，该系统能够显著提升测量精度，为多个技术领域带来革命性变化。

这项创新技术的核心在于突破传统测量的物理极限。量子光学技术发展过程中，传感器灵敏度一直受到"标准量子极限"约束。这一理论边界源于微观尺度测量时无法避免的量子噪声干扰。新系统通过引入先进量子技术成功抑制了这些噪声。

研究团队采用了两项关键技术实现突破。"压缩光"技术能够将量子噪声压缩至标准量子极限以下，有效降低光的振幅或相位噪声。与此同时，"负质量"自旋系统由大量原子自旋构成，具备将噪声符号从正转负的独特能力。当传感器信号与该系统结合时，能够有效抑制量子噪声。

这种混合量子系统首次实现了大规模纠缠，涉及多光子态与大型原子自旋系统间的相互作用。独特的技术组合使系统能够实现"频率相关压缩"，从而动态降低宽频带范围内的量子噪声。这一特性对需要高灵敏度的引力波探测及其他精密传感技术具有重要意义。

相较于传统方法，新系统在实用性方面展现出显著优势。传统压缩和噪声抑制技术往往依赖庞大的光学装置，例如LIGO和VIRGO引力波探测器使用的300米长光学谐振腔。而新系统可在桌面级设备上实现类似性能，显著提升了部署灵活性。

该技术的应用前景极为广阔。在生物医学领域，混合量子系统可提高磁共振成像的空间分辨率，为神经退行性疾病的早期诊断提供有力支持。天文学应用方面，该技术有助于增强引力波探测器对时空涟漪的捕捉能力，推进黑洞碰撞、中子星合并等宇宙事件的深入研究。

据悉，该系统还可应用于量子通信和计算领域，支持量子中继器、长距离安全通信和量子网络中存储单元的发展。基础物理学研究方面，这项技术有助于加深人类对宇宙起源和演化规律的理解。

这一突破性成果已发表于最新一期《自然》杂志，标志着量子传感技术正式迈入新的发展阶段。该技术为医疗、天文、信息等多个领域的技术革新奠定了坚实基础，展现出巨大的产业化应用潜力。

本文源自：金融界

作者：观察君