戍天九思：提升1000倍！中国发明量子孪生干涉仪！

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　　据11月21日《科技日报》报道，上海交大团队在量子干涉技术与量子精密测量领域再次取得重大突破，提出并实现了一种全新的干涉架构——“量子孪生干涉仪”。该团队将其一直保持的量子关联干涉仪相位测量信噪比的国际纪录再次提升三个数量级。相关成果近日发表于国际期刊《科学进展》。这一成果成为量子计量学向前迈进的又一里程碑。

　　笔者认为，中国发明量子孪生干涉仪，这是基础性、颠覆性、辐射性很强的原创技术创新，而且是新赛道的连续创新，不仅使我国量子计量从“跟跑”变“领跑”，而且将使我国量子计量从“能用”进入“好用管用”新阶段。

　　量子孪生干涉仪是一种基于量子纠缠的高精度测量装置。它利用成对的、相互纠缠的光子，一束留在本地，另一束发送到远处探测目标。通过比较这两束光子的量子状态，可以获得关于探测目标极其精密的信息。

　　它与传统干涉仪相比，它利用了量子纠缠的“非局域性”特性，其测量精度在理论上可以突破经典物理的极限（标准量子极限），达到所谓的“海森堡极限”。这意味着它对微小信号——距离、时间、磁场、重力场变化的探测能力远超现有任何设备。它的战略意义主要体现在三个层面：

　　▲量子孪生干涉仪实验架构

　　国防与军事领域的革命性应用

　　一是无与伦比的水下探测能力——反潜战。这是最受关注的战略应用之一。传统潜艇的隐蔽性依赖于在广阔海洋中隐藏其噪音。而量子孪生干涉仪可以作为超高精度的重力梯度仪或磁力仪，能够探测到水下潜艇引起的极其微小的地球重力场或磁场扰动。这将使得目前最安静的潜艇也难以遁形，从根本上改变水下作战的规则，对海洋控制权产生决定性影响。

　　二是颠覆性导航技术——量子导航。现有的惯性导航系统（IRS）会随时间积累误差，需要GPS等外部信号校正。而基于量子干涉仪的量子惯性导航系统，通过测量地球旋转等参考系的极微小变化，可以实现不依赖卫星的、超高精度且无漂移的自主导航。这对于在GPS被干扰或失效环境下的潜艇、战机、导弹的长期精确制导至关重要，极大提升了战略武器的威慑力和生存能力。

　　三是隐身与反隐身应用。该技术可能用于探测隐形飞机。隐形技术主要针对特定波段的雷达波，但无法完全消除飞机对背景重力场或磁场的微观干扰。量子传感器或许能提供一种全新的、难以被规避的探测手段。

　　科学前沿研究的突破性工具

　　一是基础物理验证。为验证广义相对论、探测引力波（在不同于LIGO的频率波段）、寻找暗物质等基础物理研究提供了前所未有的精密测量工具。

　　二是资源勘探。可以绘制出极高分辨率的地下和海底重力图与磁力图，对于定位油气田、矿产资源具有极高价值，能“看”到更深处、更小的矿藏。

　　三是地震预报。理论上，大地震发生前，地壳岩石会承受巨大压力，产生微小的重力信号。量子重力仪有可能捕捉到这些前兆信号，为地震预测开辟新途径。

　　辐射带动产业发展和升级

　　①量子网络与量子计算。高精度的量子测量是构建大规模量子网络和容错量子计算机不可或缺的组成部分。量子干涉仪中的技术，如量子态的制备、操控和读取，可以直接推动量子信息处理能力的进步。

　　②半导体。可把在线线宽/对准误差测量从 10 nm 压到 10 pm，满足 2 nm 以下芯片工艺需求，直接切入阿斯麦和KLA 垄断的 50 亿美元量测赛道。

　　③地球物理。航空量子重力梯度仪单架次即可把页岩气普查速度提高 10 倍，国内油气资源再评价潜在经济价值超千亿元。

　　④生命医学。室温脑磁图阵列成本降到超导方案的 1/10，为癫痫、胎儿心磁筛查打开百亿元新市场。

　　总之，量子孪生干涉仪的突破，不仅仅是一项科学成就，更是关乎国家安全、经济发展和未来国际格局的关键筹码，是中国实现科技自强、保障国防安全、引领未来产业发展的核心战略资产。