我们的视觉是由我们视网膜中吸收光的特殊细胞实现的。但是，如果没有对光的任何吸收，甚至没有一个光子，人们能看到吗？令人惊讶的是，答案是肯定的。假设你有一个可以容纳一卷摄影胶片的相机盒。胶片是如此脆弱，甚至一个光子都可能损坏它。使用传统的方法不可能确定墨盒中是否有胶片。然而，在量子世界中，它是可以实现的。2022年诺贝尔物理学奖得主Anton Zeilinger是第一个用光学实验实现无交互作用实验想法的人。

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现在，在一项探索量子和经典世界之间联系的研究中，阿尔托大学的Shruti Dogra、John J. McCord和Gheorghe Sorin Paraoanu发现了一种新的、更有效的方法来进行无交互作用实验。该研究小组使用透镜设备 - 一种相对较大但仍显示出量子行为的超导电路来检测经典仪器产生的微波脉冲的存在。他们的研究最近发表在《自然通讯》上。

阿尔托大学的量子研究人员使用量子相干来检测物体，而不需要看它们。资料来源：Mikko Raskinen/阿尔托大学

增加了一层"量子性"的实验

尽管Dogra和Paraoanu被Zeilinger研究小组的工作所吸引，但他们的实验室是以微波和超导体为中心，而不是以激光和镜子为中心。

"我们必须使这个概念适应超导设备的不同实验工具。正因为如此，还必须以一种关键的方式改变标准的无交互作用协议，通过使用更高能量级别的透镜，增加了另一层"量子性"。然后，我们利用所产生的三层系统的量子相干性作为资源，"Paraoanu说。

量子一致性是指一个物体可以同时占据两个不同的状态--这是量子物理学所允许的。然而，量子连贯性是微妙的，很容易崩溃，所以新的协议是否能发挥作用并不明显。令研究小组惊喜的是，该实验的第一次运行显示出检测效率的明显提高。他们多次回到绘图板，运行理论模型确认他们的结果，并反复检查一切，证明这种效果是存在的。

这样一来，即使是非常低功率的微波脉冲也可以用这种协议有效地检测出来。

该实验还显示了一种新的方式，量子设备可以实现经典设备不可能实现的结果--这种现象被称为量子优势。研究人员普遍认为，实现量子优势将需要有许多量子比特的量子计算机，但这个实验用一个相对简单的设置证明了真正的量子优势。

基于不太有效的旧方法的无交互测量已经在专门的过程中找到了应用，如光学成像、噪声检测和加密密钥分配，而新的和改进的方法可以极大地提高这些过程的效率。

在量子计算中，我们的方法可以应用于诊断某些存储元件中的微波光子状态。Paraoanu说："这可以被视为一种高效的提取信息的方法，而不会干扰量子处理器的运作。"

Paraoanu领导的小组还在利用他们的新方法探索其他奇特的信息处理形式，如反事实通信（双方之间实现通信，但没有任何物理粒子被转移）和反事实量子计算（在事实上没有运行计算机的情况下获得计算的结果）。

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