Ученые нашли способ повысить точность регистрации слабых сигналов на 165%

Исследователи из Университета Южной Калифорнии разработали новый метод квантового измерения, позволяющий значительно повысить точность сенсоров — до 165% по сравнению с традиционными подходами. Эта технология может стать революционной для медицины, фундаментальной физики и других областей, где важна сверхточная регистрация слабых сигналов. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).

Квантовые сенсоры способны измерять мельчайшие физические величины — от активности мозга до гравитационных аномалий — благодаря таким явлениям, как суперпозиция и квантовая когерентность. Однако их работу давно ограничивает явление декогеренции — «зашумление» квантового состояния под действием окружающей среды, что сводит на нет измерительный сигнал.

«Представьте, что вы пытаетесь расслышать шепот в шумной комнате — именно этим занимаются квантовые сенсоры», — объяснила Малидa Хехт, аспирантка и соавтор исследования.

Чтобы преодолеть эту проблему, команда ученых применила новый протокол, стабилизирующий квантовую когерентность заранее определенным образом. В результате сенсор смог регистрировать слабые частотные сдвиги с точностью, ранее недоступной.

«Наш метод позволяет измерительному сигналу — изменению квантового состояния — нарастать сильнее, чем при стандартных подходах», — добавил Эли Левенсон-Фальк, старший автор исследования.

Примечательно, что новый протокол не требует сложных механизмов, таких как обратная связь или дополнительные вычислительные ресурсы, а значит, его можно применять уже сегодня. Эксперименты показали улучшение эффективности на 165% по сравнению с традиционным методом, а в некоторых теоретических случаях — до 196%.

По словам Левенсона-Фалька, результаты доказывают: в квантовых измерениях еще есть значительный потенциал для улучшений. Новый протокол открывает путь к более чувствительным сенсорам и приближает нас к реальному применению квантовых технологий.