Quantum har löftet om att öka kraften hos avkänningsteknologier. Även om kvantavkänningsområdet har visat en stor potential för att detektera mycket små signaler, förmågan att verkligen optimera dessa sensorer har omintetgjorts av komplexiteten i kontrollscheman.

I en artikel publicerad den 25 mars i Nature Partner Journals Kvantinformation , ett forskarlag baserat vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland, förklarade hur de tillämpade två teoretiska verktyg för kvantinformation på dessa typer av extremt känsliga signaldetekteringsuppgifter. Deras forskning tyder på att finslipning av denna känslighet för att upptäcka signaler samtidigt som bakgrundsbrus avvisas kommer att möjliggöra användningen av kvantdetektorer även när detta omgivande brus är starkt i förhållande till signalen av intresse.

"Det här området har sett ett stort intresse på senare tid genom teoretiska framsteg och imponerande experimentella resultat på en mängd olika plattformar, sade Paraj Titum, en kvantforskare vid APL:s forsknings- och utforskande utvecklingsavdelning och huvudförfattaren till artikeln. "Våra resultat är lätta att implementera i en mängd olika kvantberäknings- och kvantavkänningsplattformar som supraledande kvantbitar, NV-diamanter, och kiselkarbid."

Författarna tillämpade filterfunktioner och optimala kvantkontrollteorier på ett användningsfall av kvantbitssensorer (qubit) som speglar ett klassiskt problem inom signaldetekteringsteori:optimal detektering av en känd signal från bakgrundsbrus med en kontrollerbar kvantsensor. Forskargruppen fick analytisk insikt i det optimala kontrollprotokollet när bakgrundsljudet är vitt.

"Detta visade sig vara det allestädes närvarande spin-låsningskontrollsystemet, " sa Titum. "Mer allmänt, vi utvecklade en enkel numerisk teknik för godtycklig signal och bakgrundsbrus." Detta liknar det välkända matchade filtreringsschemat som är den optimala metoden att använda i klassisk signalbehandling.

APL-teamet har redan planer på att utforska detta schema för att upptäcka realistiska signaler i en experimentell miljö. En annan lovande teoretisk väg de planerar att utforska är användningen av kvantintrassling för att öka sannolikheten för upptäckt jämfört med klassiska sensorer.