首個超高分辨率分佈式量子傳感網絡問世

科技日報記者 張夢然

韓國科學技術研究院（KIST）量子技術中心團隊取得一項突破性進展：成功構建了全球首個具備超高分辨率的分佈式量子傳感網絡。該成果發表於最新一期《物理評論快報》，標誌着量子傳感技術向實用化邁出了關鍵一步，同時為下一代精密測量技術的發展開闢了新路徑，也為量子科技從實驗室走向實際應用提供了重要支撐。

精確測量是現代科學技術發展的基石，在生物成像、半導體缺陷檢測以及深空天文觀測等領域發揮着關鍵作用。然而，傳統傳感器技術長期受限於“標準量子極限”，難以在精度和分辨率上進一步突破。為此，科學界將目光投向分佈式量子傳感器——一種通過將多個分離的傳感器連接至同一量子系統，利用量子效應提升測量性能的前沿技術。儘管該領域在提升測量精度方面已取得進展，但在高分辨率成像中的實際應用尚未得到充分驗證。

團隊此次採用了名為“多模N00N態”的量子糾纏態，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不同，多模N00N態通過在多個路徑上糾纏多個光子，生成更為密集的干涉條紋，從而實現對微小物理變化的高靈敏探測和更精細的空間分辨。這一技術不僅逼近海森堡極限（量子測量理論中的最高精度邊界），更首次在實驗中驗證了其在超高分辨率成像中的可行性。

在實驗中，團隊構建了跨四種路徑模式的雙光子多模N00N態，並利用該系統同時測量兩個獨立的相位參數。結果顯示，測量精度較傳統方法提升了約88%，在實驗層面實現了接近海森堡極限的性能，突破了以往僅在理論層面的設想。

該技術在多個高科技領域展現出廣闊應用前景。在生命科學中，可用於對亞細胞結構進行高清晰度成像，突破傳統顯微鏡的分辨極限；在半導體工業中，有望精準識別納米級電路缺陷，提升芯片良品率；在太空觀測方面，可幫助解析遙遠星體中原本模糊不清的結構細節。

團隊表示，這項研究展示了基於量子糾纏的實用化傳感網絡的巨大潛力。未來，若能與硅光子學量子芯片技術相結合，該系統有望拓展至更廣泛的日常應用場景。

總編輯圈點

本文中這一量子傳感網絡，將超高分辨率測量能力帶入工程化維度——其意義不僅在於突破了海森堡極限的理論邊界，更在於為生物醫學、半導體制造等產業提供了超越經典物理極限的觀測工具。這種技術有望重塑精密製造業的質量控制範式，使納米級缺陷檢測成為常態；而在生命科學領域，或能實現對細胞動態過程的分子級監控，推動疾病機理研究進入新維度。隨着量子芯片集成技術的發展，這一系統可能真正走出實驗室，推動量子技術從科研工具到產業引擎的轉變。