通过确定性量子比特控制超越罗姆斯极限的探测
量子物理
2025-07-04 v1
摘要
量子传感器承诺在医学成像、能源生产、质量检测、测绘、基础物理研究及众多其他领域实现革命性进展。在许多传感器中，信号呈现为量子比特频率的变化，这通过干涉测量来检测。然而，环境噪声会导致量子比特退相干，从而降低信噪比（SNR）。本文引入一种协议，用于增强测量量子比特频率的灵敏度，同时存在退相干效应。我们使用连续驱动来稳定化量子比特 Bloch 向量的一个分量，从而增强微小的静态频率移位的效应。我们在一个超导量子比特上实现了该协议，较标准罗姆斯干涉测量，单次测量的 SNR 提升 1.65 倍，单位量子比特演化时间的 SNR 提升 1.09 倍。我们在理论和数值上探索了该协议，发现最大提升分别为 1.96 倍和 1.18 倍。我们还表明该协议对参数误标鲁棒。该协议在信噪比上实现对标准罗姆斯干涉测量的无条件提升。它无需反馈，也无需额外的控制或测量资源，可立即应用于广泛的量子计算和量子传感技术，以提升其灵敏度。
引用
@article{arxiv.2408.15926,
title = {Beating the Ramsey limit on sensing with deterministic qubit control},
author = {M. O. Hecht and Kumar Saurav and Evangelos Vlachos and Daniel A. Lidar and Eli M. Levenson-Falk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.15926},
year = {2025}
}