新型量子电路能检测到微弱的无线电信号

在生活中，我们都有过被“无线电信号差（或者说微弱）”烦扰的经历：在汽车中播放的最喜爱的歌曲变成了噪音，离wifi路由器太远以至于无法打开邮件。一般来说，我们的解决方案就是增强信号，例如选择其他无线电台，或者移动到卧室中离路由器近的一侧。可是，如果我们能够更加仔细地检测信号，或许情况就会不同。

无线电信号差，不仅阻碍人们寻找最喜爱的无线电台，也为医院中的磁共振成像（MRI）扫描仪，以及科学家们探索太空采用的望远镜带来了挑战。近日，荷兰代尔夫特理工大学的研究人员们开发出一种量子电路，使得他们可以通过量子力学检测到最微弱的无线电信号。

这种新型量子电路为射电天文学和医学（磁共振成像）等领域的未来应用打开了大门，也使研究人员们能通过实验进一步揭示量子力学与引力之间的相互作用。这是无线电频率检测方面的一次量子性的“飞跃”。代尔夫特理工大学教授 Gary Steele 课题组的研究人员们展示了如何检测光子或者能量量子，即量子力学中的最微弱信号。

在经典物理中，能量是连续变化的，可以取任意值。然而，量子力学中存在着一个奇怪的预测：能量会表现出不连续的离散性质，其中最小的单位称为“量子”。

这意味着什么？首席研究员 Mario Gely 解释道：“例如，我推着一个小孩荡秋千。在经典物理学中，如果我想要这个小孩荡得快一点，那么我就轻轻推他一下，给他更快的速度和更高的能量。量子力学的解释则不同，我每次只能让小孩的能量增加一个‘量子台阶’，施加这个“量子台阶”一半的能量是不可能的。”

对于一个荡秋千的孩子来说，这些“量子台阶”非常微小，以至于无法被注意到。直到最近，对于无线电波来说，情况也是这样。然而，代尔夫特理工大学的研究团队开发出一个电路，它可以精准地检测无线电频率信号中的这些量子能量，为量子层面感知无线电波开拓了潜力。