摘要：说到雷达，你可能会想到巨大的旋转军用天线和闪烁光点的绿色屏幕。但雷达的功能远不止于此，因为无线电波用途广泛，不仅可以用来寻找飞机，还能探测埋藏的物体，在考古、建筑和采矿等领域都有应用。一种新的量子方法正在等待同行评审，它可以利用原子的量子特性，摆脱雷达的笨重，

最近的一项物理学发现为革命性的量子传感器打开了大门。

说到雷达，你可能会想到巨大的旋转军用天线和闪烁光点的绿色屏幕。但雷达的功能远不止于此，因为无线电波用途广泛，不仅可以用来寻找飞机，还能探测埋藏的物体，在考古、建筑和采矿等领域都有应用。一种新的量子方法正在等待同行评审，它可以利用原子的量子特性，摆脱雷达的笨重，将其缩小到1厘米（0.4英寸）的立方体大小。

大型天线尺寸大幅缩小的秘诀在于，探测器中的一些原子也被放大了数百倍。这些原子被称为里德堡原子。通常，这些应用的温度接近绝对零度，但在本例中，室温下的铯原子是该系统的目标和核心部件。

研究人员用激光激发铯的最外层电子，使其体积膨胀。原子现在比平时大了一万倍——每个原子现在几乎和细菌一样大。这些膨胀的原子对电磁场敏感，因此团队可以将该系统用作适用于雷达系统的无线电接收器。虽然原型仍然很笨重，但团队相信它可以缩小到像骰子一样大小。

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的合著者马修·西蒙斯 (Matthew Simons) 告诉《麻省理工学院技术评论》：“我们现在可以使用这种大约一厘米大小的原子小玻璃细胞来接收信号，而不是使用这种相当大的金属结构。 ”

研究团队在消声室中测试了这项技术。消声室是一种特殊的房间，墙壁、地板和天花板上都装有泡沫尖刺，所有声波都会被吸收。无线电波是光的一种形式，但也会被泡沫吸收；在没有反射的情况下，研究团队可以在房间里找到一个不确定度为 4.7 厘米（1.8 英寸）的物体。

里德堡原子因其作为紧凑型量子传感器的潜力而备受关注。就在三年前，包括西蒙斯在内的美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员证明，里德堡原子可以用作天线，用于接收彩色电视视频信号，甚至可以播放电子游戏，其中包括科技领域至关重要的黄金标准：运行《毁灭战士》。

该预印本尚未经过同行评审，可在arXiv上查阅。

来源：科学大讲解