Российские физики разработали алгоритмы для сверхчувствительных квантовых сенсоров

Российские физики в разы повысили чувствительность квантовых магнитометров на основе сверхпроводящих кубитов. Об этом ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и их коллеги из Швейцарии и Финляндии пишут в новой статье, опубликованной журналом npj Quantum Information. Коротко об их работе рассказывает пресс-релиз Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETHZ). Технологии манипуляции квантовыми системами открывают дорогу к созданию не только сверхмощных квантовых компьютеров, но и сверхчувствительных сенсоров на основе сходных решений. Например, сверхпроводящие кубиты-трансмоны могут использоваться и для вычислений, и в метрологии. Трансмон представляет собой систему из сверхпроводящих электродов с двумя наноразмерными барьерами, через которые из-за квантового туннелирования может протекать ток. Прошедшие через барьеры электроны интерферируют, причем интерференционная картина будет меняться в зависимости свойств проходящего через такой кубит внешнего магнитного поля. Это позволяет использовать трансмоны в качестве высокочувствительных магнитометров. Андрей Лебедев и Гордей Лесовик из Лаборатории физики квантовых информационных технологий МФТИ совместно с коллегами из EHTZ предложили новый подход к анализу поведения трансмона, позволяющий частично избавиться от обычных ограничений точности, связанных с проявлением шумового сигнала. Для этого проводится серия «адаптивных» измерений, параметры каждого из которых определяются результатом, полученным в предыдущем цикле измерений. Эксперименты с магнитометрами-трансмонами были поставлены группой в финском Университете Аалто. Они показали, что новые алгоритмы позволяют увеличить чувствительность системы в шесть раз. Авторы отмечают, что разработка может найти применение не только в квантовой метрологии, но и в квантовых компьютерах будущего.