新型量子传感器可探测引力波和暗物质

新华社北京6月20日电 英国《自然》杂志日前发布的一项新研究结果显示，一种新型量子传感器能有效消除背景噪声对测量精度的影响，可用于搜寻此前技术难以探测的微弱信号，有助于解开超大质量黑洞形成之谜。

牵头这项研究的英国帝国理工学院发布新闻公报表示，了解宇宙的组成成分以及发现新的引力波源需要测量极微弱的信号。原子干涉仪利用原子物质波的干涉进行测量，但测量所需使用的激光脉冲本身具有噪声，可能会淹没信号，导致无法获得有意义的数据。

研究人员发现，将两个相同的原子干涉仪放在不同位置上，使用同一束激光进行测量，对比其测量结果，可以让激光噪声的影响相互抵消。

研究人员在实验室中制造出一台原型装置，包含两个宏观上处于不同位置的原子干涉仪。实验发现，除了原子本身的量子随机性导致的噪声之外，该装置不受其他噪声影响。研究人员向激光中额外添加较强的噪声后，该装置依然运作良好，能有效去除噪声。

研究人员随后向装置施加与宇宙早期引力波和超轻暗物质等可能产生的信号相似的振荡信号。测试结果显示，两个原子干涉仪联合运行依然能捕捉到清晰的信号。

宇宙大爆炸后不到10亿年，出现了一些超大质量黑洞。传统恒星和星系形成理论无法解释它们的存在。一些科学家猜测，超大质量黑洞可能源于宇宙早期中等质量黑洞的合并或与暗物质相关。探测相关信号有助于理解早期宇宙演化、弄清暗物质的本质。