星系团产生引力透镜效应，使周围的光线弯曲
NASA、ESA、Michael Gladders（芝加哥大学）；致谢：朱迪·施密特
量子物理学可能是理解我们的望远镜无法向我们详细展示或根本无法展示的宇宙物体的秘密成分。
为了了解空间，我们收集并分析从恒星等物体传播到望远镜的光，但这些光并不总是沿直线传播。通常，当它经过一个非常大的物体（例如行星或黑洞）时，光线的轨迹会弯曲并产生扭曲的图像，就好像沿途的某个地方添加了一个额外的镜头一样。
但是那些不是宇宙重量级且质量相对较小的物体呢？传统的成像方法很难应对这种“微透镜”事件，但刘振宁 马里兰大学和他的同事现在展示了一种分析光的协议，该协议可以解释光的量子性，效果可以更好。
他们专注于利用光的量子特性来辨别引起微透镜的物体质量。刘说，研究人员可以判断微透镜事件何时发生，因为光线变得更亮。这使他们知道我们和光源之间有一个物体，但如果该物体不是很大，他们就无法从望远镜已经测量的光的特性推断出它的质量。这些物体可能包括小型、孤立的黑洞，甚至一些流氓行星。
但光是由光子构成的，它们是量子粒子，因此有关它们前往地球的旅程的信息也被编码到它们的量子属性中。值得注意的是，每当光子可以选择围绕物体采取多个不同的路径时，每个路径都需要不同的传播时间，这种差异就会改变光子的量子特性。由于量子粒子有时表现得像波，因此这些光子可以有效地同时沿着物体周围的两条路径移动，就像水波遇到岩石一样。该团队的协议擅长提取两条路径之间的时间差，然后将其转换为物体的质量。
刘说，产生微透镜的行星或黑洞在所有其他观测中不一定是不可见的。但这些方法可能需要收集更多的光，这相当于必须建造更大的望远镜。量子方法适用于相对较少的光子。
例如，他的团队的数学分析表明，该协议对于银河核球中的恒星非常有效，银河核球是银河系的一部分，之前通过引力透镜研究发现了黑暗物体。因为新协议不需要成熟的量子计算机 并且可以通过一次捕获和分析一个光子的更多标准设备与传统计算机相结合来实现，它也有可能在几年内进行实践测试。
丹尼尔嗨 英国斯特拉斯克莱德大学的教授表示，量子方法使从光中提取时间延迟信息的能力呈指数级提高，他将这一优势比作量子技术的圣杯。大井说，量子技术是微弱天文信号（如少量光子）的天然匹配，因为量子理论是物理学中测量某些东西的精确度的许多限制的根源。
参考： arXiv，DOI：10.48550/arXiv.2510.07898
主题：
- 天体物理学/
- 量子物理学
