美國量子傳感器突破，用量子糾纏穿越時空，把望遠鏡送回過去？

美國華盛頓大學聖路易斯分校的研究團隊最近開發了一種新型量子傳感器，可以利用量子糾纏來探測複雜系統中的過去事件，有點像“將望遠鏡送回過去，捕捉你眼角餘光看到的流星。”這項突破性研究已發表在6月27日《物理評論快報》上。

量子糾纏是量子物理中最神祕的現象之一，當兩個粒子糾纏在一起時，它們的命運就緊密相連，即使相隔很遠，宇宙兩端，也會心有靈犀，共同進退。研究人員巧妙地利用了這一特性，創造出了一種新的測量方法。

我們可以想象一下，你有兩個相互糾纏的粒子。一個粒子（探測器）被放入一個未知的磁場中，而另一個粒子（輔助器）則保持在可控環境中。當探測器受到磁場影響時，由於量子糾纏的神奇作用，輔助器也會發生相應的變化。

傳統上直接測量磁場中的探測器粒子常常面臨一個問題：有三分之一的幾率選錯測量方向，導致無法獲得有用信息，這是量子測量的基本限制。

這是因爲粒子在磁場中會沿一個未知軸旋轉，測量它的狀態我們需要選擇一個基底軸，要麼x，要麼y，要麼z。

如果選擇的測量軸恰好與旋轉軸垂直，我們可以獲得最大的信息。

如果選擇的測量軸與旋轉軸平行，我們將無法獲得任何有用的信息。

而在三維空間中，隨機選擇的一個軸與未知軸平行的概率是1/3。這就意味着有三分之一的幾率我們會選擇一個無法提供有用信息的測量軸。

而華盛頓大學的新方法，是通過測量輔助器間接獲得關於探測器的精確信息，彷彿能夠"回顧"磁場對探測器的影響過程。這就意味着無論磁場如何，科學家們都能獲得最優的測量結果，從而將量子傳感器的性能提升了50%。

這就像是在玩飛鏢遊戲時，有一個"神奇助手"能在你投擲前就告訴你飛鏢會落在哪裏，讓你每次都能命中靶心。

研究人員稱，這種方法的美妙之處，就在於可以讓實驗者通過時間旅行，在事後爲自旋設定最佳方向，就像是將望遠鏡送回過去，捕捉你眼角餘光看到的流星。

當然，這只是一個比喻，這項技術並不能讓我們真正地回到過去，但它爲我們打開了一扇新的窗口，讓我們能以前所未有的精度觀測和測量量子世界，對開發更精密的量子傳感器、改進量子計算技術，以及深入理解量子物理學原理都具有重要意義。

這項技術的潛在應用可能在天文觀測、精密導航、醫學成像等多個領域。雖然我們可能永遠無法像科幻小說中那樣穿越時空，但量子物理正在以其獨特的方式拓展我們的認知邊界，讓我們更接近於理解宇宙的奧祕。

參考：Agnostic Phase Estimation，Phys. Rev. Lett. 132 , 260801 (2024)，2024-06-27。DOI：
10.1103/PhysRevLett.132.260801