量子电路能够听到量子力学所允许的最弱的无线电信号
代尔夫特理工大学的研究人员发明了一种量子电路，使他们能够听到量子力学所允许的最弱的无线电信号。这种新的量子电路为将来可能在射电天文学和医学(MRI)等领域的应用打开了大门。它还使研究人员能够进行实验，阐明量子力学和重力之间的相互作用。
我们都曾在生活的某个时刻被微弱的无线电信号惹恼:我们最喜欢的歌在车里变成了噪音，离wifi路由器太远而无法查看电子邮件。我们通常的解决方案是让信号变大，例如选择一个不同的电台或者搬到客厅的另一边。然而，如果我们能更仔细地听呢?微弱的无线电信号不仅对那些想要找到自己最喜欢的电台的人是一个挑战，而且对医院里的磁共振成像扫描仪，以及科学家用来窥视太空的望远镜也是一个挑战。
在射频探测领域的量子“飞跃”中，代尔夫特的加里•斯蒂尔教授(Gary Steele)团队的研究人员展示了对光子或能量量子(量子力学理论允许的最弱信号)的探测。
量子力学的一个奇怪的预测是，能量以被称为“量子”的小块形式存在。这是什么意思?“比如说我推着一个秋千上的孩子，”首席研究员马里奥·盖伊说。“在经典的物理理论中，如果我想让孩子跑得更快一点，我可以给他们一个小推力，让他们跑得更快，更有能量。量子力学说的是另一回事:我一次只能让孩子的能量增加一个“量子步骤”。把这个数字减少一半是不可能的。”
对于一个秋千上的孩子来说，这些“量子步骤”是如此之小，以至于他们太小而无法注意到。直到最近，无线电波也是如此。然而，代尔夫特的研究团队开发了一种电路，可以在射频信号中探测到这些能量块，为在量子级别上探测无线电波开辟了可能性。
除了在量子传感方面的应用，代尔夫特的研究小组还对将量子力学提升到下一个层次:质量感兴趣。虽然量子电磁学理论是在近100年前发展起来的，但物理学家们至今仍对如何将引力纳入量子力学感到困惑。
“利用我们的量子无线电，我们想尝试去聆听和控制重物体的量子振动，并通过实验探索当你把量子力学和重力混合起来时会发生什么，”盖伊说。“这样的实验很难，但如果成功，我们将能够测试时空本身的量子叠加，这是一个新概念，将测试我们对量子力学和广义相对论的理解。”
