代爾夫特理工大學(xué)的研究人員創(chuàng)建了一個(gè)量子電路，使他們能夠收聽(tīng)量子力學(xué)所允許的最弱的無(wú)線電信號(hào)。這種新的量子電路為射電天文學(xué)和醫(yī)學(xué)(MRI)等領(lǐng)域的未來(lái)可能應(yīng)用打開(kāi)了大門。它還使研究人員能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以闡明量子力學(xué)與重力之間的相互作用。

在生活中的某個(gè)時(shí)刻，所有人都為無(wú)線電信號(hào)微弱而煩惱：我們?cè)谲嚿献钕矚g的歌曲變成噪音，離我們的wifi路由器太遠(yuǎn)，無(wú)法查看我們的電子郵件。我們通常的解決方案是使信號(hào)更大，例如，通過(guò)選擇另一個(gè)廣播電臺(tái)或移到客廳的另一側(cè)。但是，如果我們可以更仔細(xì)地聽(tīng)呢?

弱無(wú)線電信號(hào)不僅對(duì)試圖找到自己喜歡的廣播電臺(tái)的人構(gòu)成挑戰(zhàn)，而且對(duì)醫(yī)院的磁共振成像(MRI)掃描儀以及科學(xué)家用來(lái)窺視太空的望遠(yuǎn)鏡也構(gòu)成挑戰(zhàn)。

在無(wú)線電頻率檢測(cè)中的一個(gè)量子“飛躍”中，位于代爾夫特的加里•斯蒂爾教授的研究人員演示了對(duì)光子或能量量子的檢測(cè)，這是量子力學(xué)理論所允許的最弱的信號(hào)。

量子塊

量子力學(xué)的奇怪預(yù)測(cè)之一是能量來(lái)自稱為“量子”的微小小塊。這是什么意思?首席研究員馬里奧·吉利說(shuō)：“假設(shè)我要把孩子推到秋千上。”“在古典物理學(xué)理論中，如果我想讓孩子走得更快一點(diǎn)，我可以給他們一點(diǎn)推動(dòng)力，讓他們更快的速度和更多的能量。量子力學(xué)說(shuō)的則有所不同：我只能增加孩子的能量。一次的“量子步長(zhǎng)”。不可能將其增加一半。”

對(duì)于搖擺的孩子來(lái)說(shuō)，這些“量子步幅”是如此之小，以至于它們太小而無(wú)法察覺(jué)。直到最近，無(wú)線電波也是如此。但是，代爾夫特的研究小組開(kāi)發(fā)了一種電路，該電路實(shí)際上可以檢測(cè)射頻信號(hào)中的這些能量，從而打開(kāi)了在量子水平上感測(cè)無(wú)線電波的潛力。

從量子無(wú)線電到量子引力？

除了在量子感測(cè)中的應(yīng)用之外，代爾夫特的研究小組還對(duì)將量子力學(xué)提升到一個(gè)新的水平感興趣：質(zhì)量。盡管量子電磁學(xué)理論是在近100年前發(fā)展起來(lái)的，但如今物理學(xué)家仍對(duì)如何將重力適合量子力學(xué)感到困惑。

吉利說(shuō)：“使用我們的量子無(wú)線電，我們想嘗試聽(tīng)和控制重物的量子振動(dòng)，并嘗試探索將量子力學(xué)和重力混合在一起會(huì)發(fā)生什么。”“這樣的實(shí)驗(yàn)很難，但是如果成功，我們將能夠測(cè)試是否可以使時(shí)空本身進(jìn)行量子疊加，這是一個(gè)可以檢驗(yàn)我們對(duì)量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的理解的新概念。”