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量子成像技术获得重大突破量子变相对军事医疗将有重大贡献

发布时间:2018-09-06 15:01 点击数: 【字体:

  量子信息技术是当前科学攻关的主要领域之一,美国、日本、欧洲等国家很早就意识到它的军事和民用价值,不断加大投入,促进理论研究成果向实用技术转化。近几年来,有关量子计算、量子通信、量子雷达等方面的研究论文突然增多,昭示着该领域研究热潮的到来。未来量子信息技术的主要应用领域将瞄准安全信息传输、高速信息处理、武器控制、网络攻击、目标探测以及更深入的思维模拟与攻击等方面。

  将量子成像应用于遥感探测领域,可以同时对目标进行探测和识别,并具有成像速度快,抗侦察、抗干扰、抗反辐射导弹能力强的优势,还可以对动、静目标成像,因此具有很好应用前景。

  量子成像受到国际学术界的广泛重视,据不完全统计,时事政治:2017国际时政新闻热点评论,目前世界上已有10 多个著名实验室在开展量子成像理论与技术的研究,欧盟从2001 年起就专门设立了包括12个子课题在内的欧盟量子成像研究计划(QUANTIM项目) ,并于近期又启动了后续研究计划。目的是研究量子纠缠光束的空间性质对光学成像和信息并行处理的影响,并探索利用量子成像技术突破当前成像品质极限的方法,以达到最终的量子极限。美国国家自然科学基金会、美国海军研究局、国家航空和宇宙航行局以及美国国防部的国防先进技术研究计划署等机构均给予量子成像研究大量的资助。2005年,美国国防部组织美国多所国际一流大学,启动了针对国防应用需求、包含量子成像系统及量子成像技术两个层次共8个子课题的量子成像大学联合研究计划(MURI 计划),美国波士顿大学还成立了专门的量子成像实验室。

  该实验为量子事件的详细研究打开了一扇大门。图像允许提取物理量,例如大小,动态,分布以及与其他现象的相互作用。这种观察量子涨落的新能力成为量子技术在未来发展的最新突破。

  科学界最近对不同类型的相变 - “量子相变” - 越来越感兴趣 - 这种相变发生在绝对零温度。这些转变不是由温度驱动,而是通过改变不同的物理特性,例如机械压力或磁场。与经典相变类似,量子相变也伴随着另一相中存在“气泡”。这些泡沫的科学术语是量子涨落。与经典情况不同,温度的变化是气泡的原因,在量子情况下,气泡是由于不确定性原理而产生的,这是量子物理学中的基本规则之一。由德国物理学家Werner Heisenberg开发的这一原则指出,与我们的直觉相反,真空不是空的,而是包含空间中某个点的能量的临时变化。即使在绝对零温度下,这些变化也会导致一相的量子气泡进入第二相。

  研究人员采用了一种独特的显微镜,可以在非常低的温度下操作,以检查经历量子相变的材料。这种称为扫描SQUID(超导量子干涉装置)的显微镜可以检测非常小的磁信号,并以亚微米分辨率绘制其位置图。显微镜使用量子现象将磁信号转换为电压,是研究纳米级复杂现象的理想工具。

  到目前为止,无法拍摄这些量子波动。它们在非常低的温度下发生,并且多次涉及物理相,这是常规显微镜无法看到的。尽管在许多测量中出现了它们存在的间接证据,但没有人真正看到它们。但由以色列Bar-Ilan大学物理系和纳米技术研究所的Beena Kalisky教授和Aviad Frydman教授领导的国际小组首次成功地成像量子波动。在他们今天发表在自然物理学的实验中,不仅可以看到量子波动,而且还提取了关于量子事件的大小,时间和分布的新信息。

  量子技术是一个不断发展的物理和工程领域,它利用量子力学的特性作为量子计算,传感器,信息,通信和医学等高级实际应用的基础。 这有望带来一个我们所不知道的不同的新技术时代。 计算机将更加强大,医疗将是非侵入性的,并且比现在更安全,甚至可以设想远程传送。 这一发展的核心现象离不开量子相变。

  量子成像技术获得重大突破,量子成像具有成像速度快,抗侦察、抗干扰、抗反辐射导弹能力强的优势。量子成像又称为双光子关联成像、强度关联成像、鬼成像等,是利用量子纠缠现象发展起来的一种新型成像技术。由于微观客体的关联具有非局域的性质,可以延伸到很远的距离,在这种纠缠状态下即使分布于空间两个分离点的粒子也表现出相同的性质,如电荷、频率、极化等。

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