受到互相关噪声（蓝色和红色）影响的量子比特的布洛赫球。该方法对这种噪声进行破坏性干扰，从而获得卓越的性能。图片来源：Physical Review Letters （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.223601
研究人员开发了一种新方法，通过使用两个噪声源的互相关来延长相干时间，提高控制保真度，并提高高频传感的灵敏度，从而显着提高量子技术性能。这种创新策略解决了量子系统中的关键挑战，将稳定性提高了十倍，并为更可靠和通用的量子器件铺平了道路。
这项工作发表在《物理评论快报》杂志上。
研究人员通过开发一种新方法，极大地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，为更可靠和更灵敏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，具有彻底改变计算、密码学和医学成像等各个领域的巨大潜力。然而，它们的发展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。
许多在量子系统中减轻噪声的传统方法主要集中在时间自相关上，它检查噪声如何随时间变化。虽然这些方法在一定程度上有效，但当存在其他类型的噪声相关性时，这些方法就不足了。
该研究由量子物理学专家进行，包括希伯来大学Alex Retzker教授指导的博士生Alon Salhov，乌尔姆大学Fedor Jelezko教授和Genko Genov博士指导的博士生曹青云，以及华中科技大学的蔡建明教授。他们引入了一种创新策略，利用了两个噪声源之间的互相关。
通过利用互相关噪声的破坏性干扰，该团队成功地显著延长了量子态的相干时间，提高了控制保真度，并增强了高频量子传感的灵敏度。
互相关噪声的破坏性干扰示意图、控制序列和实验装置。图片来源：Physical Review Letters （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.223601
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。提高控制保真度：提高操纵量子系统的精度可实现更准确、更可靠的操作。卓越的灵敏度：检测高频信号的能力超越了当前最先进的技术，使量子传感有了新的应用。Salhov说：“我们的创新方法扩展了我们保护量子系统免受噪声影响的工具箱。通过关注多个噪声源之间的相互作用，我们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。
这一进步不仅标志着量子研究领域的重大飞跃，而且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。
更多信息：Alon Salhov 等人，通过相关噪声的破坏性干扰保护量子信息，物理评论快报 （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.223601
期刊信息： Physical Review Letters
