Новый протокол улучшит чувствительность сенсоров в 100 млн раз

Объединённый исследовательский коллектив Сиднейского университета (USyd), Дартмутского Колледжа (штат Нью-Гэмпшир) и Лаборатории прикладной физики имени Джона Хопкинса (США) нашёл способ избавить квантовые датчики от их общей проблемы — фонового шума.

Хотя сами такие устройства непрерывно улучшаются, используемые с ними несовершенные протоколы измерений часто возвращают сложные для интерпретации «нечеткие» результаты из-за явления, известного как «спектральная утечка».

«Применяя к датчику с квантовым битом (кубит) правильное квантовое управление, мы можем отрегулировать его реакцию таким образом, чтобы гарантировать наилучшее возможное отсечение фоновых помех», — объясняет руководитель исследовательского проекта, профессор USyd, Майкл Берцюк (Michael J Biercuk).

По его словам, в новых сенсорах удалось обратить на пользу главную проблему, затрудняющую создание квантовых компьютеров: уязвимость кубитов, легко теряющих свои квантовые свойства под воздействием внешней среды.

В экспериментах на удерживаемых в ловушках ионах ученым удалось уменьшить спектральную утечку на много порядков, в отдельных случаях — в 100 млн раз, по сравнению с другими методами.

Это достижение, анонсированное в журнале Nature Communications, позволит создавать сверхчувствительные сенсоры с уровнем шумов, сниженным до теоретического минимума. Новые протоколы могут найти применение в медицине, например, для визуализации на клеточном уровне, и в системах безопасности, использующих квантовые магнитометры для идентификации и отслеживания целей.

Разработкой прикладных аспектов новой технологии квантового контроля займётся созданный Берцюком стартап Q-Ctrl.