利用量子電腦探測暗物質的新方法

作者 | 發布日期 2022 年 12 月 08 日 16:59 | 分類 尖端科技 line share follow us in feedly line share
利用量子電腦探測暗物質的新方法


目前所有技術都還無法直接找到暗物質,不過美國科學家最近找到一種利用量子電腦檢測暗物質的新方法,嘗試以 Q 位元檢測強磁場下暗物質產生的單個光子。

在古典系統中,一個位元在同一時間只有 0 或 1(僅存在 1 種狀態)使電腦執行某些功能和任務;但 Q 位元(qubit,即量子位元)可以同時是 1 和 0(2 種狀態同時存在)直到它們被讀取,這種效果叫量子疊加,也是量子電腦計算獨有特性,使後者能高效執行傳統電腦需花費大量時間才能完成的複雜計算。

絕大部分量子位元都需要極低溫來降低環境中的雜訊干擾,即使是最輕微干擾也會導致量子電腦內的程序中斷。而費米國家加速器實驗室科學家 Aaron Chou 突然意識到,無論量子電腦還是暗物質探測器,兩者都需要嚴密防護,如果人們正在製造量子電腦,為什麼不能將它們視為另一類暗物質探測器?

換句話說,量子電腦可以提供一種檢測暗物質的方法。當暗物質粒子穿過強磁場時可能產生光子,研究人員可以用鋁光子腔內的超導量子位元測量這些光子,由於量子位不受外部干擾,因此當科學家檢測到光子受干擾(就像你沒有添加訊息、但訊息不知何故出現)時,可以推斷可能為暗物質飛過的結果。

Aaron Chou 團隊的方法能夠對同一光子進行多次測量,確保干擾不是由僥倖結果引發;團隊也計劃開發暗物質探測實驗並改進設備設計,首先是將裝有單一頻率光子的設備變成無線電接收器,藉由改變光子腔尺寸,能夠感知暗物質產生的不同波長光子,此外研究人員也在開發由不同材料製成的光子腔,比如藍寶石空腔。

(首圖來源:pixabay