2018年10月16日，国际物理研究知名门户网站Phys.org报道，费米国家加速器实验室（Fermilab）的科学家Aaron Chou等正在利用量子技术寻找暗物质以轴子形式存在的直接证据。
几十年来，物理学家一直致力于搜寻暗物质，并提出了暗物质的几个基本粒子，包括弱相互作用大质量粒子（WIMP）和轴子（axion）。轴子的质量很轻，相当于一个电子伏特的百万分之一到千分之一。而WIMP的质量约为轴子的1万亿倍或1千万亿倍，这意味着它们足以通过偶尔撞击其他原子核产生可观测信号。为了寻找WIMP，科学家建造了装满液氙或锗晶体的探测器，如美国“桑福德地下研究设施”（SURF）开展的LUX-ZEPLIN暗物质实验，或在美国明尼苏达开展的SuperCDMS Soudan实验。但是，轴子的质量过小，不能用这种方式进行寻找。
华盛顿大学开展的“轴子暗物质实验”（ADMX）和耶鲁大学开展的HAYSTAC实验都在试图利用轴子与强磁场相遇时产生的单个光子（属于微波频率）来确认轴子的存在。这些实验利用一个强大的超导磁体在微波腔室中将轴子转化为光子。腔室可以被设置成不同的共振频率，以增强光子场和轴子之间的相互作用。但是，探测光子的放大器性能存在基本的量子限制。光子是随处可见的，这就使实验受到高度噪声干扰，必须设法将轴子产生的光子信号从微波腔室中探测到的全部信号里过滤出来。而在更高共振频率的情况下，信号与噪音的比例会逐渐变得越来越糟糕。
Aaron Chou带领的研究团队正在探索如何利用用于量子技术和信息处理的技术来解决这一问题。他们意在开发新的轴子探测器，用量子比特来十分精确地计算光子信号。在量子计算机中，信息存储在量子比特中，与只有0和1两种状态的传统计算机字节不同，量子比特可以以量子叠加的方式存在，即在粒子的双量子状态的基础上增加其他状态。这一特征可以在量子计算机中得到无数的潜在应用，物理学家刚刚开始在这方面的探索。对于传统的基于天线的探测器而言，如果要探测到由一个轴子产生的光子，就需要将光子吸收，这一过程会对光子造成破坏。而一个量子比特可以与光子多次发生相互作用，而不会使其湮灭。出于这个原因，基于量子比特的探测器将有更大的几率帮助科学家捕捉到暗物质。
在很多量子计算机中，量子比特存储在由超导材料做成的腔室中。超导体有反射率很高的内壁，能长时间困住光子，以便能对其开展运算。但Aaron Chou无法采用这种方式，因为其设计的实验中具有强磁场，会破坏超导体。近期他们正在用铜来做为替代反射器，但是铜无法将光子保存很长时间，这意味着光子难以作为信号被获取。因此Aaron Chou等正试图用低耗损的晶体开发一种能够将光子困住较长时间的材料，例如多层玻璃组成的腔室等。
Aaron Chou带领的研究团队包括来自费米实验室、美国国家标准与技术研究所（NIST）、芝加哥大学、科罗拉多大学（Colorado）和耶鲁大学的科学家，最近他们申请到了美国能源部（DOE）“量子信息科学促进发现”项目（QuantISED）资金，将在两年内获得210万美元的资助。
