传感器

计算单个光子有助于解开宇宙的奥秘

美国国家标准与技术研究所（NITS）的研究人员开发的一种新型相机可以帮助我们定位外星生命。这个相机有超过1000个传感器，它可以计数单个光子的数量和探测暗物质的存在。根据发表在《光学快报》（Optics Express）日报上的一份报告显示，当此相机与太空望远镜一同使用时，它可以让科学家找到生命存在的化学迹象。

这款相机里面的传感器通过超导纳米线运行，这意味着它能使电阻消失，从而驱逐磁场。由于其极低的暗计数率，传感器允许相机捕捉单个光子，而且更加适合探测暗物质的存在。而暗计数率是量化噪音干扰相机传感器的程度。

NITS电子工程师瓦伦·韦尔马（Varun Verma） 在一份声明中表示，他们已经有了如何使用这款相机的计划。

韦尔马说；“我制作这款相机的主要动机是美国国家航空航天局（NASA）的起源太空望远镜项目，该项目研究使用这些阵列来分析太阳系外环绕恒星的行星的化学组成方式。”

这些研究人员通过观察穿过行星大气层向地球发射的星光来探测地球外的生命迹象。

“我们的想法是当它在其母星前经过时，观察其大气边缘的光的吸收光谱（以此来观测地外生命迹象）”，韦尔马解释道，“吸收特征告诉你大气中的元素，特别是那些可能产生生命的元素，比如水、氧气和二氧化碳。这些元素的特征是处于远红外光谱，而该区域还尚未出现大面积的单光子计数探测阵列，所以我们从美国国家航空航天局（NASA）获得了少量资金，看看我们是否能够帮助解决这个问题。”

这个团队用于照相机的超导纳米线除了能够帮助科学家寻找外星人外，还可以做一些非常惊人的事情。正如NIST团队在2015年证明的那样，它们能够用来进行我们之前没有时间测试的物理实验。

NIST的研究人员利用这项技术测试了爱因斯坦的“远距离幽灵行动”概念。这一概念，也被称为量子纠缠，表明两个粒子可以以这样一种方式纠缠，即它们的属性将永远相互关联，无论它们相距多远。当你测量一个粒子时，它的性质总是反映另一个粒子的性质。

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美国国家标准与技术研究所的研究人员利用超导纳米线测量了两个纠缠光子，发现远距离的幽灵行动是非常真实的。量子纠缠也被其他许多研究小组证实是一种真实存在的现象。

除了寻找外星人，这些NIST 的研究人员还在研究如何利用他们的相机来研究暗物质，因为暗物质仍然是一种被高度误解的物质。因为摄像机接受到的噪音很小，他们也许能够发现之前不可能发现的暗物质。