量子光學突破！新型「極端色糾纏」技術讓奈米級測量快又準

美國伊利諾大學香檳分校的物理學家Paul Kwiat教授團隊，最近開發出一款革命性的量子干涉儀，即使在高噪音與光損環境下，仍能實現奈米級精準測量。這項技術巧妙運用光的量子特性，特別是一種稱為「極端色糾纏」的現象，無論在速度或準確度上都超越傳統方法。

研究主要作者Colin Lualdi博士候選人興奮地表示：「我們同時利用了量子干涉與量子糾纏特性，突破現有測量技術的瓶頸。」這項創新工具已準備好投入實際應用，包括醫療診斷、遠端系統監控與先進材料分析等領域。

這款量子干涉儀最令人驚豔的特點在於：

1. 在嘈雜環境中仍保持超高靈敏度，甚至能在白天測量遠距離微弱反射目標
2. 能分析傳統系統難以處理的樣本，如透光性差的材料或敏感生物組織
3. 無需實際接觸樣本即可進行非侵入式測量
4. 資料採集速度大幅提升，可即時觀測振動表面等動態系統

Kwiat教授解釋：「這項技術完美展現如何將基礎量子力學效應轉化為實際應用。我們的測量已達到量子極限，能從系統中擷取最大資訊量。」相關研究成果已發表於頂尖期刊《Science Advances》。

傳統光學干涉儀雖是精密測量的黃金標準，但存在明顯限制：難以測量透光性差的薄膜樣本，且易受背景光幹擾。量子雙光子干涉儀則完美解決這些問題，其關鍵在於：

1. 利用單光子進行測量，低透光率不影響干涉訊號對比度
2. 僅在光子抵達的100皮秒時間視窗內測量，可過濾99%背景光
3. 透過「極端色糾纏」技術（如810nm與1550nm光子配對），無需使用寬頻帶光子即可達成奈米級精度

研究團隊與電子工程專家合作，成功測量金屬薄膜樣本，結果與原子力顯微鏡驗證資料完全吻合，且測量時間僅需數秒。目前團隊正積極拓展應用領域，包括：

1. 生物樣本顯微鏡成像，如腦組織與視網膜
2. 光敏感微生物（如藻類）的暗環境觀察
3. 奈米級振動測量等動態系統研究

這項研究獲美國空軍、能源部與國家科學基金會支援，展現量子科技從實驗室走向實用的重要里程碑。Kwiat團隊現正探索將此技術與原子力顯微鏡等其他感測模組整合的可能性，開創更多跨領域應用。