韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）量子技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)取得一項(xiàng)突破性進(jìn)展：成功構(gòu)建了全球首個(gè)具備超高分辨率的分布式量子傳感網(wǎng)絡(luò)。該成果發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》，標(biāo)志著量子傳感技術(shù)向?qū)嵱没~出了關(guān)鍵一步，同時(shí)為下一代精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展開辟了新路徑，也為量子科技從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用提供了重要支撐。

分布式量子傳感器示意圖。圖片來源：KIST

??精確測(cè)量是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基石，在生物成像、半導(dǎo)體缺陷檢測(cè)以及深空天文觀測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，傳統(tǒng)傳感器技術(shù)長期受限于“標(biāo)準(zhǔn)量子極限”，難以在精度和分辨率上進(jìn)一步突破。為此，科學(xué)界將目光投向分布式量子傳感器——一種通過將多個(gè)分離的傳感器連接至同一量子系統(tǒng)，利用量子效應(yīng)提升測(cè)量性能的前沿技術(shù)。盡管該領(lǐng)域在提升測(cè)量精度方面已取得進(jìn)展，但在高分辨率成像中的實(shí)際應(yīng)用尚未得到充分驗(yàn)證。

??團(tuán)隊(duì)此次采用了名為“多模N00N態(tài)”的量子糾纏態(tài)，顯著提升了傳感器的分辨率與靈敏度。與以往研究中依賴的單光子糾纏態(tài)不同，多模N00N態(tài)通過在多個(gè)路徑上糾纏多個(gè)光子，生成更為密集的干涉條紋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微小物理變化的高靈敏探測(cè)和更精細(xì)的空間分辨。這一技術(shù)不僅逼近海森堡極限（量子測(cè)量理論中的最高精度邊界），更首次在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了其在超高分辨率成像中的可行性。

??在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了跨四種路徑模式的雙光子多模N00N態(tài)，并利用該系統(tǒng)同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的相位參數(shù)。結(jié)果顯示，測(cè)量精度較傳統(tǒng)方法提升了約88%，在實(shí)驗(yàn)層面實(shí)現(xiàn)了接近海森堡極限的性能，突破了以往僅在理論層面的設(shè)想。

??該技術(shù)在多個(gè)高科技領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。在生命科學(xué)中，可用于對(duì)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行高清晰度成像，突破傳統(tǒng)顯微鏡的分辨極限；在半導(dǎo)體工業(yè)中，有望精準(zhǔn)識(shí)別納米級(jí)電路缺陷，提升芯片良品率；在太空觀測(cè)方面，可幫助解析遙遠(yuǎn)星體中原本模糊不清的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

??團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)研究展示了基于量子糾纏的實(shí)用化傳感網(wǎng)絡(luò)的巨大潛力。未來，若能與硅光子學(xué)量子芯片技術(shù)相結(jié)合，該系統(tǒng)有望拓展至更廣泛的日常應(yīng)用場(chǎng)景。（記者 張夢(mèng)然）