Quantum tiene la promesa de aumentar el poder de las tecnologías de detección. Si bien el campo de la detección cuántica ha mostrado un gran potencial para detectar señales muy pequeñas, la capacidad de optimizar verdaderamente estos sensores se ha visto frustrada por la complejidad de los esquemas de control.

En un artículo publicado el 25 de marzo en Nature Partner Journals Información cuántica , un equipo de investigación con base en el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, explicó cómo aplicaron dos herramientas teóricas de información cuántica a este tipo de tareas de detección de señales extremadamente sensibles. Su investigación sugiere que perfeccionar esta sensibilidad para detectar señales mientras se rechaza el ruido de fondo permitirá el uso de detectores cuánticos incluso cuando este ruido circundante sea fuerte en relación con la señal de interés.

"Este campo ha despertado mucho interés recientemente a través del progreso teórico y los impresionantes resultados experimentales en una variedad de plataformas, "dijo Paraj Titum, un científico cuántico en el Departamento de Investigación y Desarrollo Exploratorio de APL y el autor principal del artículo. "Nuestros resultados se pueden implementar fácilmente en una variedad de plataformas de computación cuántica y detección cuántica, como los qubits superconductores, NV-diamantes, y carburo de silicio ".

Los autores aplicaron funciones de filtro y teorías de control cuántico óptimo a un caso de uso de sensores de bits cuánticos (qubit) que reflejan un problema clásico en la teoría de detección de señales:detección óptima de una señal conocida a partir del ruido de fondo con un sensor cuántico controlable. El equipo de investigación obtuvo información analítica sobre el protocolo de control óptimo cuando el ruido de fondo es blanco.

"Este resultó ser el omnipresente esquema de control de bloqueo de giro, "Titum dijo." De manera más general, Desarrollamos una técnica numérica simple para señales arbitrarias y ruido de fondo ". Esto es similar al conocido esquema de filtrado combinado que es el método óptimo para usar en el procesamiento clásico de señales.

El equipo de APL ya tiene planes de explorar este esquema para detectar señales realistas en un entorno experimental. Otro camino teórico prometedor que planean explorar es el uso del entrelazamiento cuántico para mejorar la probabilidad de detección en comparación con los sensores clásicos.