Quantum tem a promessa de aumentar o poder das tecnologias de detecção. Embora o campo de detecção quântica tenha mostrado um grande potencial para detectar sinais muito pequenos, a capacidade de realmente otimizar esses sensores foi prejudicada pela complexidade dos esquemas de controle.

Em um artigo publicado em 25 de março na Nature Partner Journals Informação Quântica , uma equipe de pesquisa baseada no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (APL) em Laurel, Maryland, explicaram como eles aplicaram duas ferramentas teóricas de informação quântica a esses tipos de tarefas de detecção de sinal extremamente sensíveis. A pesquisa sugere que aprimorar essa sensibilidade para detectar sinais enquanto rejeita o ruído de fundo permitirá o uso de detectores quânticos, mesmo quando o ruído circundante é forte em relação ao sinal de interesse.

"Este campo teve muito interesse recente por meio do progresso teórico e resultados experimentais impressionantes em uma variedade de plataformas, "disse Paraj Titum, um cientista quântico no Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento Exploratório da APL e o principal autor do artigo. "Nossos resultados são prontamente implementáveis ​​em uma variedade de computação quântica e plataformas de detecção quântica, como qubits supercondutores, Diamantes NV, e carboneto de silício. "

Os autores aplicaram funções de filtro e teorias de controle quântico ideal a um caso de uso de sensores de bit quântico (qubit) que refletem um problema clássico na teoria de detecção de sinal:detecção ideal de um sinal conhecido de ruído de fundo com um sensor quântico controlável. A equipe de pesquisa obteve uma visão analítica do protocolo de controle ideal quando o ruído de fundo é branco.

"Este acabou por ser o esquema de controle de bloqueio de rotação onipresente, "Titum disse." Mais geralmente, desenvolvemos uma técnica numérica simples para sinal arbitrário e ruído de fundo. "Isso é semelhante ao conhecido esquema de filtragem combinada que é o método ideal para usar no processamento de sinal clássico.

A equipe APL já tem planos para explorar este esquema na detecção de sinais realistas em um ambiente experimental. Outro caminho teórico promissor que eles planejam explorar é o uso do emaranhamento quântico para aumentar a probabilidade de detecção em comparação com os sensores clássicos.