用于觀測引力波的激光干涉儀示意圖

在近日出版的《AVS Quantum Science》期刊中，來自德國漢堡大學的一支研究團隊，不僅回顧了奠定量子技術歷史范例的引力波探測器研究，還檢驗了有關量子物理學和引力之間聯系的基礎研究。

SCI Tech Daily 指出：

引力波天文學觀測，需要用到靈敏度前所未有的實驗裝置，來測量音頻頻帶及以下頻率的微小時空振蕩。

如上圖所示，若光輻射壓力的量子不確定性是作用在鏡子上的主要能量來源，那鏡子就會與反射光束產生一個共同的量子物體。

在這種情況下，干涉儀的靈敏度，就處于測量由引力波引起的鏡位變動的最佳狀態。

研究團隊檢查了最近的引力波實驗，表明其能夠保護住大型物體 —— 比如反射 200 kW 激光的 40公斤石英玻璃鏡 —— 使其免受熱和震動等強烈的環境影響，從而使它們能夠作為一個量子物體演化。

論文作者 Roman Schnabel 表示：

鏡與光之間只能單方面感知，實驗環境基本上不適用于同時反映兩者。但它們的聯合演化，還是能夠用薛定諤方程來描述。

與環境的脫鉤，是所有量子技術的核心（包括量子計算機）。在此基礎上，我們可達成原本不可能實現的測量靈敏度目標。

研究人員們回顧了諾貝爾獎得主 Roger Penrose 在探索大質量物體的量子行為方面的工作，可知其試圖更好地理解量子物理學和引力之間的聯系 —— 目前這仍是一個懸而未決的問題。

Penrose 設想了一個實驗，特點是光會通過輻射壓力耦合到機械設備上。雖然物理學界仍未解決這些相當基礎的問題，但反射激光的大型裝置，其高屏蔽耦合正受益于持續改進的傳感技術。

展望未來，研究人員可能會進一步探索將引力波探測器與環境影響脫鉤。而將量子設備與任何環境熱能交換脫鉤，也是量子測量設備和量子計算機領域都亟盼的一項進步。