Quantum mantiene la promessa di aumentare la potenza delle tecnologie di rilevamento. Mentre il campo del rilevamento quantistico ha mostrato un grande potenziale per rilevare segnali molto piccoli, la capacità di ottimizzare veramente questi sensori è stata vanificata dalla complessità degli schemi di controllo.

In un articolo pubblicato il 25 marzo su Nature Partner Journals Informazioni quantistiche , un gruppo di ricerca con sede presso l'Applied Physics Laboratory (APL) della Johns Hopkins University di Laurel, Maryland, ha spiegato come hanno applicato due strumenti teorici di informazione quantistica a questi tipi di attività di rilevamento del segnale estremamente sensibili. La loro ricerca suggerisce che affinare questa sensibilità per rilevare i segnali rifiutando il rumore di fondo consentirà l'uso di rilevatori quantistici anche quando questo rumore circostante è forte rispetto al segnale di interesse.

"Questo campo ha visto molto interesse recente attraverso progressi teorici e impressionanti risultati sperimentali su una varietà di piattaforme, " disse Paraj Titum, uno scienziato quantistico nel dipartimento di ricerca e sviluppo esplorativo dell'APL e l'autore principale dell'articolo. "I nostri risultati sono facilmente implementabili in una varietà di piattaforme di calcolo quantistico e di rilevamento quantistico come i qubit superconduttori, NV-diamanti, e carburo di silicio."

Gli autori hanno applicato funzioni di filtro e teorie di controllo quantistico ottimale a un caso d'uso di sensori di bit quantistici (qubit) che rispecchiano un problema classico nella teoria del rilevamento del segnale:rilevamento ottimale di un segnale noto dal rumore di fondo con un sensore quantistico controllabile. Il team di ricerca ha ottenuto informazioni analitiche sul protocollo di controllo ottimale quando il rumore di fondo è bianco.

"Questo si è rivelato essere l'onnipresente schema di controllo del blocco dello spin, " Disse Titum. "Più in generale, abbiamo sviluppato una semplice tecnica numerica per il segnale arbitrario e il rumore di fondo." Questo è simile al noto schema di filtraggio abbinato che è il metodo ottimale da utilizzare nell'elaborazione del segnale classica.

Il team dell'APL ha già in programma di esplorare questo schema nel rilevamento di segnali realistici in un ambiente sperimentale. Un altro promettente percorso teorico che intendono esplorare è l'uso dell'entanglement quantistico per aumentare la probabilità di rilevamento rispetto ai sensori classici.