Pesquisa de espectroscopia de correlação mostra que rede de sensores quânticos aumenta a precisão
Até 91 átomos formam uma rede de sensores que permite medições ainda mais precisas de fenômenos físicos graças a um novo método. Crédito:Helene Hainzer A tecnologia de sensores quânticos promete medições ainda mais precisas de grandezas físicas. Uma equipe liderada por Christian Roos, da Universidade de Innsbruck, comparou agora os sinais de até 91 sensores quânticos entre si e, assim, eliminou com sucesso o ruído causado pelas interações com o meio ambiente.
Os sistemas quânticos empregados nas tecnologias quânticas também são muito sensíveis:qualquer interação com o meio ambiente pode induzir mudanças no sistema quântico, levando a erros. No entanto, esta notável sensibilidade dos sistemas quânticos aos fatores ambientais representa, na verdade, uma vantagem única. Essa sensibilidade permite que os sensores quânticos superem os sensores convencionais em precisão, por exemplo, ao medir campos magnéticos ou gravitacionais.
Cancelamento de ruído usando espectroscopia de correlação
As delicadas propriedades quânticas necessárias para a detecção podem ser encobertas pelo ruído – interações rápidas entre o sensor e o ambiente que perturbam a informação dentro do sensor, tornando o sinal quântico ilegível. Em um novo artigo publicado na Physical Review X , físicos liderados por Christian Roos, do Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck, juntamente com parceiros em Israel e nos EUA, apresentam um método para tornar esta informação acessível novamente usando "espectroscopia de correlação".
“Aqui, a ideia principal é que não utilizemos apenas um único sensor, mas uma rede de até 91 sensores, cada um consistindo de um único átomo”, explica Helene Hainzer, primeira autora do artigo. “Como o ruído afeta todos os sensores igualmente, a análise de mudanças simultâneas nos estados de todos os sensores nos permite subtrair efetivamente o ruído ambiental e reconstruir a informação desejada.
“Isso nos permite medir com precisão as variações do campo magnético no ambiente, bem como determinar a distância entre os sensores quânticos”. Além disso, o método é aplicável para outras tarefas de detecção e em diversas plataformas experimentais, refletindo sua versatilidade.
A precisão aumenta com o número de sensores
Embora a espectroscopia de correlação tenha sido demonstrada anteriormente com dois relógios atômicos, permitindo uma precisão superior na medição do tempo, “nosso trabalho marca a primeira aplicação deste método em um número tão grande de átomos”, diz Roos. "Para estabelecer o controle experimental sobre tantos átomos, construímos uma configuração experimental inteiramente nova ao longo de vários anos."
Na sua publicação, os cientistas de Innsbruck mostram que a precisão das medições dos sensores aumenta com o número de partículas na rede de sensores. Notavelmente, o emaranhamento – convencionalmente usado para melhorar a precisão do sensor quântico, mas difícil de criar em laboratório – não oferece uma vantagem em comparação com a rede multissensor.
Mais informações: H. Hainzer et al, Espectroscopia de Correlação com Estimativa de Fase Aprimorada por Multiqubit, Revisão Física X (2024). DOI:10.1103/PhysRevX.14.011033 Informações do diário: Revisão Física X
