基于最优带限控制的量子比特传感器退相干与幅度噪声 simultaneous 谱估计

量子系统的脆弱性使其非常适合于纳米尺度传感应用。然而，由于带外频谱泄漏导致的背景杂波，以及当传感器在含噪硬件上运行时信号来源的不确定性，解释基于量子比特的传感器输出信号通常很复杂。我们提出一种基于最优带限“Slepian 函数”的传感协议，可克服这些挑战，它提供对环境退相干噪声的窄带传感（该噪声沿 ${z}$ 轴加性耦合到传感器），同时允许将目标噪声谱与沿不同轴耦合的其他贡献隔离。这是通过引入有限差分控制调制实现的，它使传感器响应线性化，并在频率上提供可调的带限“加窗”。基于这些技术，我们利用囚禁离子量子比特传感器实验演示了两种谱估计能力。我们首先高效实验重建了由宽带 $1/f$ 型谱与离散杂散谱线组成的“混合”退相干谱。然后我们展示了从单组测量中同时重建重叠的退相干与控制噪声谱，其中两个噪声源对传感器响应的贡献相等。我们的方法通过最优地满足实际时间-带宽约束，为在复杂宽带噪声环境与不完美控制信号下增强量子传感器性能提供了直接手段。