La tecnología de sensores cuánticos promete mediciones aún más precisas de cantidades físicas. Un equipo dirigido por Christian Roos de la Universidad de Innsbruck ha comparado entre sí las señales de hasta 91 sensores cuánticos y ha eliminado con éxito el ruido causado por las interacciones con el medio ambiente.
Los sistemas cuánticos empleados en las tecnologías cuánticas también son muy sensibles:cualquier interacción con el medio ambiente puede inducir cambios en el sistema cuántico, lo que lleva a errores. Sin embargo, esta notable sensibilidad de los sistemas cuánticos a los factores ambientales representa en realidad una ventaja única. Esta sensibilidad permite que los sensores cuánticos superen en precisión a los sensores convencionales, por ejemplo al medir campos magnéticos o gravitacionales.
Las delicadas propiedades cuánticas necesarias para la detección pueden quedar encubiertas por el ruido:interacciones rápidas entre el sensor y el entorno que interrumpen la información dentro del sensor, haciendo que la señal cuántica sea ilegible. En un nuevo artículo publicado en Physical Review X , los físicos dirigidos por Christian Roos del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck, junto con socios en Israel y EE.UU., presentan un método para hacer que esta información vuelva a ser accesible mediante la "espectroscopia de correlación".
"La idea clave aquí es que no utilizamos un único sensor, sino una red de hasta 91 sensores, cada uno de los cuales está compuesto por un único átomo", explica Helene Hainzer, la primera autora del artículo. "Dado que el ruido afecta a todos los sensores por igual, analizar cambios simultáneos en los estados de todos los sensores nos permite restar efectivamente el ruido ambiental y reconstruir la información deseada.
"Esto nos permite medir con precisión las variaciones del campo magnético en el entorno, así como determinar la distancia entre los sensores cuánticos". Más allá de eso, el método es aplicable a otras tareas de detección y dentro de diversas plataformas experimentales, lo que refleja su versatilidad.
Si bien la espectroscopia de correlación se ha demostrado anteriormente con dos relojes atómicos, lo que permite una precisión superior en la medición del tiempo, "nuestro trabajo marca la primera aplicación de este método en una cantidad tan grande de átomos", dice Roos. "Para establecer un control experimental sobre tantos átomos, durante varios años construimos una configuración experimental completamente nueva."
Los científicos de Innsbruck muestran en su publicación que la precisión de las mediciones de los sensores aumenta con el número de partículas en la red de sensores. En particular, el entrelazamiento (utilizado convencionalmente para mejorar la precisión de los sensores cuánticos pero difícil de crear en el laboratorio) no proporciona una ventaja en comparación con la red multisensor.
Más información: H. Hainzer et al, Espectroscopia de correlación con estimación de fase mejorada con multiqubit, Revisión física X (2024). DOI:10.1103/PhysRevX.14.011033
Información de la revista: Revisión física X
Proporcionado por la Universidad de Innsbruck
