В ходе последних исследований впервые экспериментально доказано, что квантовые сенсоры способны сохранять высокую точность измерений даже в условиях сильных помех. Эта методика превосходит все классические аналоги, демонстрируя устойчивость к подавляющему уровню шума.
Квантовые сенсоры обещают небывалую точность измерений, однако их преимущество быстро теряется на практике, где помехи играют доминирующую роль. Ученые смогли преодолеть это препятствие благодаря специальной квантовой подготовке.
Используя три иона кальция, которые удерживаются электрическими полями, исследователи создали особый тип квантовой запутанности. Эта запутанность позволяет сенсорам «игнорировать» нежелательные помехи. Даже при введении быстро меняющегося магнитного шума, которого было бы достаточно для вывода из строя всех стандартных методов, запутанные сенсоры продолжали работать с высокой точностью.
Разработанный протокол на основе запутанных сенсоров сохраняет свою эффективность даже в условиях шума, который подавляет стандартные методы. Этот метод использует запутанные состояния, которые одновременно чувствительны к целевому полю и устойчивы к шуму с другим пространственным профилем.
Авторы не только продемонстрировали принцип работы с тремя ионами, но и теоретически показали, что квантовое преимущество экспоненциально возрастает с увеличением сложности измеряемого поля. Поскольку протокол зависит только от относительного положения сенсоров и возможности создания многокомпонентной запутанности, его легко масштабировать для будущих сетей квантовых сенсоров.
Эксперимент подтверждает, что запутанность предоставляет практическое и надежное преимущество в реальных условиях измерений. Результаты исследования подчеркивают потенциал для создания сетей квантовых сенсоров, которые могут работать в разных лабораториях, городах или даже на разных континентах. В будущем такие системы смогут отслеживать изменения окружающей среды, выявлять новые физические явления или значительно улучшать технологии, требующие сверхточных измерений.
Источник: rutab.net
распечатать статью
