在浩瀚黑暗的宇宙中，潜藏着一种看不见的物质。星系的起伏涟漪中可以看到它的存在，但它从未被直接观测到过。在它的表面之下，在它的深处，酝酿着怎样的秘密呢？由全球机构组成的"暗量子"（DarkQuantum）联盟正在利用量子技术，试图通过探测难以捉摸的轴心粒子来揭开暗物质的神秘面纱。阿尔托大学的研究人员将利用一种灵敏度空前的量子探测器探索暗物质的秘密。

长期以来，物理学家一直在推测暗物质的组成，暗物质的含量zpVUIVvB被196世界之最认为是普通物质的五倍。在各种相互竞争的假说中，有一种粒子成为了有希望的候选者：轴子。

阿尔托大学（Aalto University）的科学家们正着手开展一个为期六年的项目，寻找轴子存在的证据。他们将作为一个新成立的名为"暗量子"（DarkQuantum）的联盟的一部分，与萨拉戈萨大学的研究人员（该项目的协调者）、法国国家科学研究中心的研究人员、卡尔斯鲁厄理工学院以及其他合作机构的研究人员一起开展这项工作。

这个新的联盟将成为首个利用最新量子技术制造具有前所未有的扫196世界之最描灵敏度的传感器的联盟。DarkQuantum 于 10 月 26 日获得欧洲研究zpVUIVvB理事会颁发的 1290 万欧元奖金，其中约 200 万欧元用于阿尔托大学高级讲师兼讲师 Sorin Paraoanu 及其超导微ubits 和电路 QED (KVANTTI) 研究小组。

研究人员将利用量子技术开发世界上最灵敏的探测器之一。图片来源：Mikko Raskinen/阿尔托大学

"我们正在窥探一个深不见底的深渊。如果存在轴子，它就超越了基本粒子的标准模型，"Paraoanu说。"这种观测的意义堪比2010年代初发现的希格斯玻色子。但至少在发现希格斯玻色子时，他们知道从哪里开始寻找！"

萨拉戈萨大学教授伊戈尔-加西亚-伊拉斯托尔萨（Igor Garcia Irastorza）补充说："暗物质的性质是现代科学中最大的谜团之一。如果暗物质是由轴子构成的，我们就真的有机会通过这个项目探测到它。"

虽然过去也曾尝试过观测轴子，但最新的尝试将利用量子现象，使研究人员能够更好地过滤噪音，并以更高的保真度重复实验。这正是帕拉奥阿努和他的团队的用武之地。

把镜头拉近银河系的一个小角落，在横跨西班牙和法国边境的山脉深处。这里是坎弗朗克地下实验室（Canfranc Underground Laboratory）的所在地，DarkQuantumhttp://www.196nk.cn 研究人员计划建造的高频传感器就在这里。另一个低频传感器将位于汉堡的德国电子同步加速器（DESY）。

Paraoanu和他的KVANTTI小组主要负责建造和调整高频传感器，以及编写使用它的算法和软件。这个传感器被称为"光晕镜"，将探测银河系光晕的深处以寻找轴子。

将传感器置于地下深处有助于消除宇宙背景辐射，而且它可能为同时研究量子计算的某些降噪技术提供一个独特的机会。

"我们的高频传感器将比以前的迭代产品灵敏 10-100 倍，能够扫描几微电子伏的尺度。它将使用超导量子比特--与量子计算机中使用的量子比特相同--但它们在这个光镜中将扮演不同的探测器角色，"Paraoanu说。

以前探测轴子的尝试使用的是线性放大器，这种放大器往往会引入噪声，并有效地将粒子吸收到系统中。Paraoanu的传感器将依靠量子非爆破测量，这样就可以用相同的粒子进行重复实验。

"理论表明，在超冷环境中，我们可以引入一个磁场，使存在的轴子衰变为光子。如果我们在空腔中探测到任何光子，那么我们就可以断定系统中存在轴子，而且它们确实存在，"Paraoanu 说。

欧洲研究理事会的协同增效基金声誉卓著，Paraoanu和他的团队是阿尔托大学历史上第二位获得该基金的人，第一位获得者是Risto Ilmoniemi教授，用于他正在进行的ConnectToBrain项目。

这个为期六年的项目将分为两个部分：一个是为期四年的扩大规模阶段，包括光镜的建造、调试和运输；另一个是为期两年的实验阶段，团队将在这一阶段收集数据。帕拉奥阿努预计，未来几年该项目将有多个研究员职位空缺。

协同资助项目中指定的其他合作机构包括马克斯-普朗克科学促进会、卡塔赫纳理工大学和西班牙国家研究委员会。