当你对量子物理望而却步，量子物理却与你息息相关

投稿来源：陈根

量子物理作为天堑曾经横亘在人类与真理中间，让多少人对科学望而却步，也让多少人萌生了对科学一探究竟的好奇心。

现代人的现代性让我们更具冒险和求索的精神，让我们也逐渐揭开了量子物理的神秘面纱。这也让科学家们产生了许多有趣的创意，比如奥地利科技学院（IST Austria）的一支研究团队，就介绍了他们的 量子雷达 原型。

要理解量子雷达，就要先理解量子纠缠，量子纠缠描述了一种奇异的状态，无论相隔多远，处于纠缠态的一对粒子都能够紧密联系、实时通信。基于此，研究团队提出了一种 量子雷达 原型。在某些应用场景下，其表现有望超越传统的雷达。

尽管我们仍不清楚量子纠缠是如何起作用的，但这并不能阻止科学家们积极利用这项物理特性。

传统雷达的工作原理是发射无线电波或微波，然后接收侦听各个方向的信号回弹，以清晰描绘出特定区域中的物体。但传统雷达自身却存在一定局限，一是发射功率大（几十千瓦），电磁泄漏大；二是反隐身能力相对较差；三是成像能力相对较弱；四是信号处理复杂，实时性弱。

针对传统雷达存在的技术难点，量子信息技术存在一定的技术优势，可以通过与传统雷达相结合，提升雷达的探测性能。近日，奥地利科技学院、麻省理工和约克大学的物理学家们，就试图将量子信息技术应用于 量子雷达 上。

首先，研究人员准备了一对纠缠态的光子。其中一个属于 信号 （signal）光子，另一个则被当做 惰轮 （idler）。

在将信号光子发送到被检测的物体上时，惰轮光子继续保持不受任何干扰的隔离状态。当信号返回时，它会发生变化、并且对惰轮光子产生即时的影响。

基于此， 量子雷达 设备可通过检查惰轮光子，来确定该区域中是否存在目标物体。反弹信号时，两种类型的光子之间会丢失真正的量子纠缠，但保留了足够的信息来创建可确定物体读数的签名特征（signature）。

尽管这个过程相当脆弱、后续仍需开展大量的实验。但研究团队称，在某些情况下， 量子雷达 的表现比经典雷达更优异。

与低功率雷达相比，这项新技术可从背景噪声中更有效地挑出目标物体。而除了改进雷达系统，这项新技术最终还有望运用在安全扫描仪以及人体组织的医学成像等领域。

我们都知道人脑可以直观体会并形象化理解世界，而人脑直觉的极限就是牛顿体系。想要走进量子物理时代，就需要借助数学的抽象而非宏观的经验。

量子物理的整个发展史像是一场科学家们自己和自己争执的历史，几乎每一个为量子物理作出巨大贡献的科学家都不可避免地先和自己吵了一架，因为很多被发现的现实在一开始连科学家自己都难以接受。

但也正因为如此，量子物理才不断发展起来。科学的世界奇异而浪漫，科学世界的大发展也直接作用在了时代的身上。我们唯有拥抱科学，敢于想象，才能把握发展的规律，寻索到真理和真相，这也是人类独有的绮丽和将获得的冒险的快乐。