量子糾纏可能依然令人毛骨悚然，但它有十分實用的一面
人類對量子科學的應用可能只是剛才開始
精度，也是檢測中的一個重要誘因。在個別情況下，檢測的高精確度至關重要。曉得怎樣精確檢測位置可以讓GPS幫助您導航你想去的地方，更精確的檢測引導航天器降落在火星上。
改進的檢測可以幫助我們做更多的事情，了解更多。這就是可以使用量子系統(tǒng)和糾纏的地方。它們可以幫助我們仔細感知環(huán)境并以無與倫比的精度進行檢測。
額外的感官力量
退相干是量子通訊的一個主要課題。當量子粒子與環(huán)境中的物體互相作用時，才會發(fā)生此類情況-比如，光纖線纜的邊沿-造成它們的波函數(shù)崩潰。
退相干的發(fā)生是由于量子態(tài)對環(huán)境極其敏感。這是量子通訊的一個問題，但在傳感器方面實際上是一個用處。它們對環(huán)境微小變化的反應正是量子傳感這么精確的誘因，使它們才能達到我們先前未曾夢想過的精度。
量子傳感本質上是觀察粒子怎樣與其環(huán)境互相作用。有不同類型的量子傳感可以檢測各類各樣的東西——磁場、時間、距離、溫度、壓力、旋轉和許多其他可觀測物。隨著我們更詳盡地了解量子傳感的工作原理，我們可以進一步理解它們的力量以及它們怎樣影響我們的生活。
地質研究
在最初的《侏羅紀景區(qū)》中，古生物學家使用了一些未定義的虛構技術來布光隱藏在地下的恐龍骨骼的圖象。這個場景有點愚蠢，但它確實幫助我們理解了一個工具的影響，它讓我們無需挖掘才能看見地下。這樣的技術可能難以幫助我們找到令人震驚的完整恐龍骨骼，但它可以幫助我們找到許多其他東西-廢棄的煤礦，管線或線纜，含水層以及各類地下不規(guī)則性。在開始挖掘之前了解地下的位置可以幫助公司在從輕軌到摩天大廈的建設過程中節(jié)約數(shù)百萬歐元。
原子怎樣提供幫助？如同太陽和月球一樣，我們周圍的事物也有引力——盡管要小得多。像大理石脈這樣的致密物質將比空的輕軌隧洞具有更大的引力。從地面上檢測時，差別可能很小，但足夠精確的傳感可以測量到它。
愛丁堡學院的一個小組使用原子作為量子傳感，說明了這些傳感的精確程度。她們將兩個原子置于引力場中，給一個原子一點向下“踢”。這個原子在重力作用下又落了出來。由于粒子可以充當波，所以兩個原子互相制約，形成干涉紋樣。原子波的兩個波峰可能對齊，導致相長干涉。或則，波峰可能與波谷對齊，導致破壞性干擾。重力的微小差別將改變原子的干涉模式，因而容許在引力場中進行微小的檢測。
這除了可以讓我們曉得腳下是哪些，還可以幫助我們預測火山何時爆發(fā)。巖漿填充火山下的空室會改變當?shù)氐闹亓Α７植荚诨鹕缴系膫鞲锌赡芫湍芨兄胶螘r飽含腔室，并希望在噴發(fā)前發(fā)出預警。
無與倫比的量午時間
原子鐘是量子傳感的另一個反例，可以形成極高的精度。這種時鐘依賴于原子的量子性質。首先，原子中的所有電子都有一定的能量。想像一下電子以一定距離繞原子核運行。電子只能在由高度特定的基態(tài)隔開的離散狀態(tài)下運行。為了從一個基態(tài)轉移到另一個基態(tài)，電子可以吸收精確頻率的光子向下聯(lián)通，也可以發(fā)射光子向上聯(lián)通。當電子改變其在原子周圍的能量狀態(tài)時，原子鐘都會起作用。
目前，加拿大的標準時間是由法國國家標準與技術研究院的銫原子鐘確定的。這個時鐘是這么精確，以至于它在1億年內既不會降低也不會喪失一秒鐘。為了這么精確地檢測時間，時鐘使用激光束以非常精確的光頻度照射銫原子，將它們的電子躍遷到更高的水平。激光頻度的精確校正是獲得時間的誘因。（頻度是時間的倒數(shù)）
假如我們的原子不是自己工作，而是互相糾纏，我們可以做得更好。2020年，麻省理工大學的一個團隊使用糾纏原子制做了一個原子鐘。這個時鐘的確切性確實令人激奮：它在宇宙的年紀上只損失了100納秒。
從很小到很大
量子傳感可以讓我們的望遠鏡和顯微鏡向我們展示更多。
一般，當我們考慮探求宇宙時，我們會想像一個搜集光子的望遠鏡-無論是光學，紅外線還是無線電。但我們也可以借助引力波探求宇宙。
當一對黑洞合并或超新星爆燃時，空間和時間本身的結構如同水塘上的漣漪一樣被拉伸和擠壓。我們可以使用干涉儀測量這種漣漪，它可以精確地比較兩個垂直方向的距離。為了檢測這一點，儀器沿每位軸發(fā)送一束光。光束從穿衣鏡上大跌，返回光源并重新組合，產生干涉紋樣。假如來自引力波的漣漪在一個方向上通過干涉儀，它可能會被稍稍拉伸，而從另一個方向它會遭到擠壓，造成干涉紋樣發(fā)生變化。這些差別很小量子通訊設備，但它表明引力波的通過。
在這兒，糾纏光子再度可以提供優(yōu)勢。干涉儀的檢測能力遭到光束內光子抵達時間差別的限制。簡而言之，一些光子比其他光子更早抵達偵測器。通過將糾纏光子和一種稱為“光子擠壓”的技術與海森堡不確定性原理相結合量子通訊設備，我們可以降低這種光子抵達時間的傳播，而犧牲另一個可觀測光子。使用這些技巧，像LIGO和Virgo這樣的干涉儀可以測量到比原子核小10萬倍的震動。
量子從奧妙到應用是科學家的新課題
擠壓光也有助于提升顯微鏡的靈敏度。為了使顯微鏡工作，光線必須點亮主體。當光從樣品反射并返回顯微鏡時，光子抵達時間的隨機性會引入噪音。一般，這些所謂的散粒噪音可以通過降低照度來增加。但在個別時侯，光的硬度實際上會毀壞樣品，非常是假如它是某種生物組織。澳大利亞悉尼學院的一個研究小組表明，使用糾纏光子并擠壓它們可以提升顯微鏡的靈敏度，而不會破壞樣品。
檢測是關于更深入地了解我們的環(huán)境。無論是體溫、電場、壓力還是時間，這種檢測都不僅僅是數(shù)字。它們是關于理解這種數(shù)字的涵義以及怎樣使用小的變化。量子傳感可用于MRI和沒有GPS系統(tǒng)的導航。它們可以幫助手動駕駛車輛更好地感知環(huán)境，科學家預測火山爆發(fā)。量子糾纏可能依然是神秘的，但它也有十分實用的一面