量子传感器网络提高了精度

量子技术中使用的量子系统(例如单原子)也非常敏感：任何与环境的相互作用都会引起量子系统的变化，从而导致错误。然而，量子系统对环境因素的这种显着敏感性实际上代表了独特的优势。这种灵敏度使量子传感器在精度上超越传统传感器，例如在测量磁场或重力场时。

使用相关光谱消除噪声

传感所需的微妙量子特性可能会被噪声所掩盖——传感器与环境之间的快速相互作用会破坏传感器内的信息，导致量子信号无法读取。在一篇新论文中，因斯布鲁克大学实验物理系的克里斯蒂安·鲁斯(Christian Roos)领导的物理学家与以色列和的合作伙伴一起，提出了一种使用“相关光谱”再次获取这些信息的方法。“这里的关键思想是，我们不只是使用单个传感器，而是使用多达 91 个传感器的网络，每个传感器由一个原子组成，”该论文的第一作者 Helene Hainzer 解释道。“由于噪声对所有传感器的影响相同，因此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的信息。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，该方法适用于各种其他传感任务和不同的实验平台，体现了其多功能性。

精度随着传感器数量的增加而增加

虽然相关光谱学之前已通过两个原子钟进行了演示，可以在测量时间方面实现卓越的精度，但“我们的工作标志着这种方法首次应用于如此大量的原子，”ERC 奖获得者 Christian Roos 强调说。“为了对如此多的原子建立实验控制，我们花了几年时间建立了一个全新的实验装置。” 因斯布鲁克科学家在他们的出版物中表明，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——通常用于提高量子传感器精度，但很难在实验室中创建——与多传感器网络相比，无法提供优势。

该工作发表在《Physical Review X》杂志上，并得到了奥地利科学基金 FWF、奥地利联邦教育、科学研究部、欧盟和奥地利蒂罗尔工业联合会等的资助。

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