研究人员开发了一种突破性的方法，可以提高量子系统的稳定性和性能，解决退相干和控制误差等问题。该方法利用两个噪声源之间的相互关系，使相干时间增加了十倍，提高了控制保真度，并且在量子传感中具有优越的灵敏度。
一种新的量子方法显著提高了系统的相干性和传感能力，增强了在精密测量中的潜在应用sed产业。
一种显著提高量子技术性能的新方法是利用两个噪声源的互相关来延长相干时间，提高相干度控制保真度，并增加灵敏度的高频传感。这一创新战略解决了量子系统中的关键挑战，将稳定性提高了十倍，并为更可靠、更通用的量子设备铺平了道路。
量子技术突破
研究人员开发了一种新方法，大大提高了量子系统的稳定性和性能，在量子技术方面取得了重大突破。这项开创性的工作解决了退相干和不完美控制的长期挑战，为更可靠和敏感的量子器件铺平了道路。
量子技术，包括量子计算机和传感器，在计算、密码学和医学成像等各个领域具有巨大的革命性潜力。然而，它们的发展一直受到噪声的不利影响的阻碍，噪声会破坏量子态并导致错误。
受交叉相关噪声(蓝色和红色)影响的量子位的布洛赫球。该方法破坏性地干扰了这种噪声，从而获得了优越的性能。致谢:作者
克服量子系统中的噪声
许多传统的方法来减轻量子系统中的噪声主要集中在时间自相关，它检查噪声如何随时间的变化。虽然这些方法在一定程度上是有效的，但当存在其他类型的噪声相关性时，这些方法就失效了。
这项研究是由量子物理学博士专家进行的。在希伯来大学Alex Retzker教授博士指导下的学生Alon Salhov。由乌尔姆大学Fedor Jelezko教授、Genko Genov博士和华中科技大学蔡建明教授指导的学生曹青云。他们引入了一种创新的策略，利用两个噪声源之间的相互关系。通过利用交叉相关噪声的破坏性干扰，该团队成功地延长了量子态的相干时间，提高了控制保真度，并提高了高频量子传感的灵敏度。
相互关联噪声的相消干扰示意图、控制顺序和实验装置。详细描述(来自论文):(a)量子比特受到环境噪声δ(t)的影响。应用拉比频率Ω1的谐振驱动产生受保护的修饰量子位，其退相干主要是由于Ω1中的振幅噪声ε1(t)。采用调制频率eΩ1，拉比频率Ω2和振幅波动ε2(t)的第二驱动器，减少了由于ε1(t)引起的退相干。(b)当ε1(t)和ε2(t)的互相关c不为零时，失谐eΩ1=Ω1 + c Ω2 2/Ω1使有效驱动轴倾斜，引起互相关噪声的相消干涉，产生具有较长相干时间的双修饰量子比特。(c)标准和相关双驱动(DD)协议的测量序列。(d) NV中心实验设置及水平方案
这项新战略的主要成就包括:
相干时间增加十倍:与以前的方法相比，量子信息保持完整的持续时间延长了十倍。
改进的控制保真度:操纵量子系统的精度提高，导致更准确和可靠的操作。
卓越的灵敏度:检测高频信号的能力超过了目前最先进的水平，使量子传感的新应用成为可能。
Alon Salhov说:“我们的创新方法扩展了我们保护量子系统免受噪音影响的工具箱。通过专注于多个噪声源之间的相互作用，我们已经解锁了前所未有的性能水平，使我们更接近量子技术的实际实施。”
这一进展不仅标志着量子研究领域的重大飞跃，而且也为广泛的应用带来了希望。依赖高度敏感测量的行业，如医疗保健，将从这些改进中受益匪浅。
参考文献:“通过相关噪声的破坏性干涉保护量子信息”，Alon Salhov，曹青云，蔡建明，Alex Retzker, Fedor Jelezko和Genko Genov, 2024年5月30日，物理评论快报。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.132.223601
