東京大學利用量子糾纏的奇異功能研發強大傳感器設備

　　據外媒報道，近日，東京大學先進科學技術研究中心（RCAST）的科學家展示了一種通過量子糾纏的奇異能量將磁球與傳感器耦合的方法。他們表明，即使在一個單一的磁激發球的存在，也可以檢測到單次測量。這項工作代表了向能量與磁性材料相互作用的量子系統的重大進展。

單磁振檢測器中感興趣模式的示意圖。鐵磁晶體中集體自旋激發的統一處理模式稱為Kittel模式，通過微波腔模式相干耦合到超導量子位。

　　想象一下，如果有一個傳感器足夠強大，進行一次掃描就能告知附近的干草堆中是否裝有針頭。這樣的設備似乎只可能存在于科幻小說中，但是，使用量子力學最直觀的效果之一，這種程度的敏感性可以變成現實。糾纏是量子力學的核心，它允許鏈接的粒子在長距離內瞬間相互作用，曾被愛因斯坦稱為“遠處的幽靈行為”。

　　第一作者Dany Lachance Quiron博士說，“實驗已經證實，量子力學允許這樣的情況，即系統的各個部分不再可以單獨描述，而是從根本上糾纏起來，這樣對一個部分的測量就自動決定了另一個部分的命運。例如，兩個電子可以糾纏在一起，因此它們都指向上或都指向下，因此測量一個電子會立即影響另一個電子的狀態。糾纏在量子力學教科書中已經存在了幾十年，但是用它制作非常靈敏的探測器的應用現在才開始實現。”

　　在RCAST上進行的實驗中，一毫米大小的釔鐵石榴石球體與作為傳感器的超導約瑟夫森結量子位放置在同一諧振腔中。由于球體、諧振腔、腔體與量子位之間的耦合，如果球體中不存在磁激發，則只能通過電磁脈沖來激發量子位，然后，讀取量子位的狀態即可揭示球體的狀態。

　　中村雅順教授解釋說，“通過使用單次檢測而不是平均檢測，我們能夠使我們的設備既高度敏感又非常快速。這項研究可以為功能強大的傳感器開辟道路，以幫助尋找理論上稱為“黑軸”的理論暗物質粒子。”