量子力學 能在不看物體情況下看到物體

編譯／高晟鈞

你有想過人的眼睛為什麼可以看見東西嗎?那是因為光線被視網膜所吸收，最後透過大腦翻譯出我們眼睛所看到的成像。那問題來了，在沒有任何光子被吸收的狀況，成像還能發生嗎？答案是可以的，至少在量子世界中是可行的。

以傳統的機械相機作為例子，新底片通常置於一黑色膠捲盒內；倘若桌上有多卷膠捲盒，我們僅憑肉眼是無法判斷哪些盒子是空的。並且，膠捲盒相當敏感，只要有一絲光線都會造成曝光；但神奇的是，在量子世界中，我們甚至不需要打開盒子便能知道裡面是否有底片。Anton Zeilinge，2022年諾貝爾獎得主之一，也是第一個透過鏡子與雷射進行實驗，完成前文所提到的這種「無相互作用」實驗想法的科學家。

近期，來自阿爾託大學的數位科學家Shruti Dogra、John J. McCord和 Gheorghe Sorin Paraoanu 透過量子特性，實現了一種新的、更有效的無相互作用實驗。該團隊使用了Transmon（一種高能階超導量子位元）設備，檢測經典儀器中微波脈衝的存在。他們的研究於最近發表在Nature Communications上。

該團隊透過使用更高能階的量子特性的Transmon，該系統表現出相當高的量子相干性。量子相干性，簡單來說就是，想像有一個不同自轉方向的正電荷與負電荷分別朝著左右飛行；那當你觀察到往右飛的負電荷自轉方向為順時針時，那正電荷必定帶有逆時針的自轉方向。應用在量子計算機上時，計算機只要對一個量子位元進行處理，便會產生連續作用，使其進行一系列的高速運算。

回到新的實驗機器，新型檢測機器所具備的量子特性，也使其檢測效率十分高；並且，即使是低功率的微波脈衝也能進行有效檢測。新型的量子檢測設備能實現以往Zeilinge實驗所無法實現的結果；並透過簡單的配置，展現出量子優勢。

儘管過去舊無交互作用測量方法，已經在光學成像、噪音檢測、加密密鑰等領域取得成功，但效率較為低下；而這實驗將對其進行優化。

研究團隊也在探索他們這項新技術和其他奇異形式的信息處理，像是反事實通信（沒有任何物理粒子傳輸的通信方式）及反事實量子通訊。

資料來源:Phys.org

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