首个超高分辨率分布式量子传感网络问世

科技日报记者 张梦然

韩国科学技术研究院（KIST）量子技术中心团队取得一项突破性进展：成功构建了全球首个具备超高分辨率的分布式量子传感网络。该成果发表于最新一期《物理评论快报》，标志着量子传感技术向实用化迈出了关键一步，同时为下一代精密测量技术的发展开辟了新路径，也为量子科技从实验室走向实际应用提供了重要支撑。

精确测量是现代科学技术发展的基石，在生物成像、半导体缺陷检测以及深空天文观测等领域发挥着关键作用。然而，传统传感器技术长期受限于“标准量子极限”，难以在精度和分辨率上进一步突破。为此，科学界将目光投向分布式量子传感器——一种通过将多个分离的传感器连接至同一量子系统，利用量子效应提升测量性能的前沿技术。尽管该领域在提升测量精度方面已取得进展，但在高分辨率成像中的实际应用尚未得到充分验证。

团队此次采用了名为“多模N00N态”的量子纠缠态，显著提升了传感器的分辨率与灵敏度。与以往研究中依赖的单光子纠缠态不同，多模N00N态通过在多个路径上纠缠多个光子，生成更为密集的干涉条纹，从而实现对微小物理变化的高灵敏探测和更精细的空间分辨。这一技术不仅逼近海森堡极限（量子测量理论中的最高精度边界），更首次在实验中验证了其在超高分辨率成像中的可行性。

在实验中，团队构建了跨四种路径模式的双光子多模N00N态，并利用该系统同时测量两个独立的相位参数。结果显示，测量精度较传统方法提升了约88%，在实验层面实现了接近海森堡极限的性能，突破了以往仅在理论层面的设想。

该技术在多个高科技领域展现出广阔应用前景。在生命科学中，可用于对亚细胞结构进行高清晰度成像，突破传统显微镜的分辨极限；在半导体工业中，有望精准识别纳米级电路缺陷，提升芯片良品率；在太空观测方面，可帮助解析遥远星体中原本模糊不清的结构细节。

团队表示，这项研究展示了基于量子纠缠的实用化传感网络的巨大潜力。未来，若能与硅光子学量子芯片技术相结合，该系统有望拓展至更广泛的日常应用场景。

总编辑圈点

本文中这一量子传感网络，将超高分辨率测量能力带入工程化维度——其意义不仅在于突破了海森堡极限的理论边界，更在于为生物医学、半导体制造等产业提供了超越经典物理极限的观测工具。这种技术有望重塑精密制造业的质量控制范式，使纳米级缺陷检测成为常态；而在生命科学领域，或能实现对细胞动态过程的分子级监控，推动疾病机理研究进入新维度。随着量子芯片集成技术的发展，这一系统可能真正走出实验室，推动量子技术从科研工具到产业引擎的转变。