外媒：神奇新技术不“看”就能“见”物

本文转自：参考消息网

据澳大利亚科学预警网站2022年12月29日报道，物理学者了发现不“看”就能“见”物的新方法。

通常来说，要测量某物就必须以某种方式与它互动。不管是用手触碰、利用声波反射，还是光线照射，无触碰视物几乎是不可能的。

但在量子物理学的世界里，这一法则存在部分例外。

芬兰阿尔托大学的研究人员提出一种方法，能在不吸收和再发射任何光波的情况下“看见”微波脉冲。这是“零作用测量”的实例之一，零作用测量是指在没有中介粒子扰动的情况下观察某物。

无触碰视物的基本理念并不新鲜。物理学者已经证明，不触发光与粒子类似的特性、仅凭光与波类似的特性来探索空间是可能的，具体做法是，将整齐排列的光波劈开，让其穿过不同路径，然后将走不同路径的光线相互比对。

该研究团队使用的不是激光和镜子，而是微波和半导体，这本身就是一项成就。这种装置利用所谓的超导量子比特设备来探测以脉冲形式射入舱室的电磁波。

用于测量的仪器的一部分（阿尔托大学网站）

以量子标准来衡量的话，这些设备相对较大。它们利用超导电路模拟特定粒子在多个层面上的量子行为。

研究人员在他们发表的论文中写道：“零作用测量是一种基本的量子效应，是指在没有不可逆的光子吸收行为的情况下确定感光物体的存在。”

他们还写道：“本文提出相干零作用探测的概念，并利用三层超导量子比特电路对这一概念进行实验验证。”

为了让这一复杂的装置成功开展实验，研究团队依赖他们定制系统的“量子相干性”，即物体同时呈现两种状态的能力，就像“薛定谔的猫”那样。

阿尔托大学的量子物理学者格奥尔基·瑟林·帕劳阿努说：“我们得根据可以用作实验工具的超导设备来调整概念。”

帕劳阿努还说：“正因为如此，我们还得用一种至关重要的方法来调整标准的零作用法则。我们利用能量水平更高的超导量子比特增加了一层量子性。这样我们就得到了三层量子系统，并将这一系统的量子相干性当作资源。”

已有理论模型印证了上述实验结果，因此该研究团队所做的实验是站得住脚的。这是科研人员所说的量子优势的实例之一，量子优势是指量子设备能做到普通设备做不到的事情。

在量子物理学的微妙世界中，接触就相当于打破。如果在探测过程中需要更轻柔的接触，另类感知方法（就像以上实验中的这种）可能会派上用场。

可以应用零作用法则的领域包括量子计算、光学成像、噪声探测和密钥分发。无论哪种情形，相关系统的效率都会显著提高。

帕劳阿努说：“在量子计算领域，我们的方法可以用于确定特定记忆元素的微波-光子状态。可以把它看成一种在不干扰量子处理器功能的情况下提取信息的高效方法。”

该研究论文发表在英国《自然·通讯》上。