全新雷達原型利用量子糾纏探測目標

一個國際物理學家團隊在最新一期《科學進展》雜誌撰文稱，他們研製出一款新的雷達原型，該原型使用量子糾纏探測目標，有望對生物醫學和安全行業產生重大影響。

據物理學家組織網近日報導，這款原型設備由來自奧地利、美國和義大利的研究人員攜手開發，也被稱為量子雷達，使用了名為「微波量子照明」的新型探測技術，該技術利用糾纏的微波光子作為探測方法。這款設備能在嘈雜的熱環境中探測物體，而傳統雷達系統身處此類環境經常會發生故障，因此有望廣泛應用於超低功耗生物醫學成像和安全掃描儀等領域。

研究人員解釋道，最新設備使用量子糾纏作為一種新的檢測形式。量子糾纏即兩個粒子相互影響的現象，這種影響不受距離的限制，即使相距遙遠，一個粒子的變化仍會瞬間影響另外一個粒子。

在研製這款設備時，研究人員沒有使用普通微波，而是讓兩組光子——信號光子和閒置光子發生糾纏。信號光子朝探測目標發出，而閒置光子則在相對隔離、沒有幹擾和噪聲的環境下被測量。當信號光子被反射回來時，信號光子與閒置光子間的真實糾纏消失了，但少量相關性保留下來，從而創建出一個描述目標物體是否存在的特徵或圖案，整個探測與環境噪聲無關。

這項研究主要作者沙比爾·巴爾贊耶說：「我們所展示的是微波量子雷達的概念證明。利用在比絕對零度（零下273.14攝氏度）高千分之一攝氏度下產生的量子纏結，我們能在室溫下檢測出低反射率物體。」

儘管量子糾纏從本質上來說非常脆弱，但該設備相比傳統雷達技術具有一些優勢。例如，在低功率水平下，傳統雷達系統的靈敏度較差，因為它們很難區分物體反射的輻射與自然產生的背景輻射；而量子照明則解決了這個問題，因為信號和閒置光子之間擁有相似性（由量子糾纏產生），這使它能更高效地區分信號光子（從目標物體接收）與環境內產生的噪聲。

新技術可檢測阿爾茨海默病早期預警信號

美國杜克大學研究人員開發出一種新的成像技術，能夠檢測視網膜各層的厚度和紋理。他們近日在《科學報告》雜誌線上版發表研究報告稱，視網膜紋理可以提供阿爾茨海默病的早期生物標記，而其開發的成像技術則可幫助發現這一預警信號。

阿爾茨海默病是一種神經系統退行性疾病，其患病風險會隨著年齡的增長而顯著增加。該病引起的神經元和突觸損失會導致認知障礙和痴呆，影響患者的生活質量。目前，對阿爾茨海默病的診斷都是在患者開始表現出認知能力減退症狀後才進行的，診斷手段主要是磁共振成像和正電子發射計算機斷層掃描，成本高昂。

如果能夠找到可以用作該疾病預警信號的生物標記，對疾病進行早期診斷，就可以通過藥物、鍛鍊等早期幹預措施阻止疾病發展，提高患者的生活質量。有許多研究人員在進行這方面的研究，而視網膜則被認為是能提供這種生物標記的一個研究目標。因為有研究表明，阿爾茨海默病會引起視網膜結構改變，最明顯的是會導致視網膜頂層變薄。

此次，杜克大學研究人員開發出一種多模式相干成像技術，將光學相干斷層掃描（OCT）與角分辨低相干幹涉法結合起來。利用該技術，研究人員能夠獲取僅憑OCT無法獲得的有關視網膜每一層的厚度和結構信息。

他們通過阿爾茨海默病小鼠模型研究發現，患病小鼠的視網膜中最頂層會明顯變薄，其神經元表現出結構紋理的變化。研究人員認為，這些組織紋理特徵的變化可以作為阿爾茨海默病的早期生物標記。

研究人員指出，阿爾茨海默病早期生物標記的檢測有助於對該疾病進行早期幹預，從而減緩患者認知功能衰退的速度。他們的研究數據表明，視網膜紋理結構的變化具有作為阿爾茨海默病早期生物標記的潛力，而其所開發的組合成像系統提供了獨特的分析功能，會讓病理視網膜的檢測更簡單直接。