东京大学利用量子纠缠的奇异功能研发强大传感器设备

　　据外媒报道，近日，东京大学先进科学技术研究中心（RCAST）的科学家展示了一种通过量子纠缠的奇异能量将磁球与传感器耦合的方法。他们表明，即使在一个单一的磁激发球的存在，也可以检测到单次测量。这项工作代表了向能量与磁性材料相互作用的量子系统的重大进展。

单磁振检测器中感兴趣模式的示意图。铁磁晶体中集体自旋激发的统一处理模式称为Kittel模式，通过微波腔模式相干耦合到超导量子位。

　　想象一下，如果有一个传感器足够强大，进行一次扫描就能告知附近的干草堆中是否装有针头。这样的设备似乎只可能存在于科幻小说中，但是，使用量子力学最直观的效果之一，这种程度的敏感性可以变成现实。纠缠是量子力学的核心，它允许链接的粒子在长距离内瞬间相互作用，曾被爱因斯坦称为“远处的幽灵行为”。

　　第一作者Dany Lachance Quiron博士说，“实验已经证实，量子力学允许这样的情况，即系统的各个部分不再可以单独描述，而是从根本上纠缠起来，这样对一个部分的测量就自动决定了另一个部分的命运。例如，两个电子可以纠缠在一起，因此它们都指向上或都指向下，因此测量一个电子会立即影响另一个电子的状态。纠缠在量子力学教科书中已经存在了几十年，但是用它制作非常灵敏的探测器的应用现在才开始实现。”

　　在RCAST上进行的实验中，一毫米大小的钇铁石榴石球体与作为传感器的超导约瑟夫森结量子位放置在同一谐振腔中。由于球体、谐振腔、腔体与量子位之间的耦合，如果球体中不存在磁激发，则只能通过电磁脉冲来激发量子位，然后，读取量子位的状态即可揭示球体的状态。

　　中村雅顺教授解释说，“通过使用单次检测而不是平均检测，我们能够使我们的设备既高度敏感又非常快速。这项研究可以为功能强大的传感器开辟道路，以帮助寻找理论上称为“黑轴”的理论暗物质粒子。”