量子传感器技术有望对物理量进行更精确的测量。由因斯布鲁克大学的Christian Roos领导的一个团队现在已经将多达91个量子传感器的信号相互比较,从而成功地消除了与环境相互作用引起的噪声
量子技术中使用的量子系统也非常敏感:与环境的任何相互作用都会导致量子系统的变化,从而导致错误。然而,量子系统对环境因素的这种显著敏感性实际上代表了一种独特的优势。这种灵敏度使量子传感器在精度上超过传统传感器,例如在测量磁场或引力场时
使用相关光谱的噪声消除传感所需的微妙量子特性可能被噪声掩盖——传感器和环境之间的快速相互作用会破坏传感器内的信息,使量子信号无法读取。在《物理评论X》上发表的一篇新论文中,由因斯布鲁克大学实验物理系的Christian Roos领导的物理学家,以及以色列和美国的合作伙伴,提出了一种使用“相关光谱”再次获取这些信息的方法。
该论文的第一作者Helene Hainzer解释道:“这里的关键思想是,我们不仅使用一个传感器,还使用一个多达91个传感器的网络,每个传感器由一个原子组成。”。“由于噪声对所有传感器的影响相同,分析所有传感器状态的同时变化使我们能够有效地减去环境噪声并重建所需信息。
”这使我们能够精确测量环境中的磁场变化,并确定量子传感器之间的距离。“除此之外,该方法还适用于其他传感任务和不同的实验平台,反映了其多功能性。
精度随着传感器数量的增加而增加虽然之前已经用两个原子钟证明了相关光谱学,从而在测量时间时具有更高的精度,”我们的工作标志着该方法首次应用于如此大量的原子,”Roos说。“为了对如此多的原子建立实验控制,我们在几年内建立了一个全新的实验装置。”。“
在他们的出版物中,因斯布鲁克的科学家们表明,传感器测量的精度随着传感器网络中粒子数量的增加而增加。值得注意的是,纠缠——传统上用于提高量子传感器的精度,但在实验室中很难创建——与多传感器网络相比,未能提供优势
More information: H. Hainzer et al, Correlation Spectroscopy with Multiqubit-Enhanced Phase Estimation, Physical Review X (2024). DOI: 10.1103/PhysRevX.14.011033
Journal information: Physical Review X
Provided by University of Innsbruck
2024-03-12
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