La tecnologia dei sensori quantistici promette misurazioni ancora più precise delle quantità fisiche. Un team guidato da Christian Roos dell'Università di Innsbruck ha ora confrontato tra loro i segnali di un massimo di 91 sensori quantistici, eliminando così con successo il rumore causato dalle interazioni con l'ambiente.
Anche i sistemi quantistici utilizzati nelle tecnologie quantistiche sono molto sensibili:qualsiasi interazione con l’ambiente può indurre cambiamenti nel sistema quantistico, portando a errori. Tuttavia, questa notevole sensibilità dei sistemi quantistici ai fattori ambientali rappresenta in realtà un vantaggio unico. Questa sensibilità consente ai sensori quantistici di superare in precisione i sensori convenzionali, ad esempio quando misurano campi magnetici o gravitazionali.
Le delicate proprietà quantistiche necessarie per il rilevamento possono essere nascoste dal rumore:interazioni rapide tra il sensore e l'ambiente che interrompono le informazioni all'interno del sensore, rendendo illeggibile il segnale quantistico. In un nuovo articolo pubblicato su Physical Review X , i fisici guidati da Christian Roos del Dipartimento di fisica sperimentale dell'Università di Innsbruck, insieme a partner in Israele e negli Stati Uniti, presentano un metodo per rendere nuovamente accessibili queste informazioni utilizzando la "spettroscopia di correlazione".
"In questo caso l'idea chiave è che non utilizziamo solo un singolo sensore, ma una rete di un massimo di 91 sensori, ciascuno costituito da un singolo atomo", spiega Helene Hainzer, la prima autrice dell'articolo. "Poiché il rumore colpisce allo stesso modo tutti i sensori, l'analisi dei cambiamenti simultanei negli stati di tutti i sensori ci consente di sottrarre efficacemente il rumore ambientale e ricostruire le informazioni desiderate.
"Questo ci consente di misurare con precisione le variazioni del campo magnetico nell'ambiente, nonché di determinare la distanza tra i sensori quantistici." Oltre a ciò, il metodo è applicabile ad altri compiti di rilevamento e all'interno di diverse piattaforme sperimentali, riflettendo la sua versatilità.
Sebbene la spettroscopia di correlazione sia stata dimostrata in precedenza con due orologi atomici, consentendo una precisione superiore nella misurazione del tempo, "il nostro lavoro segna la prima applicazione di questo metodo su un numero così elevato di atomi", afferma Roos. "Per stabilire un controllo sperimentale su così tanti atomi, abbiamo costruito un apparato sperimentale completamente nuovo nel corso di diversi anni."
Nella loro pubblicazione gli scienziati di Innsbruck dimostrano che la precisione delle misurazioni dei sensori aumenta con il numero di particelle nella rete di sensori. In particolare, l'entanglement, utilizzato convenzionalmente per migliorare la precisione dei sensori quantistici ma difficile da creare in laboratorio, non riesce a fornire un vantaggio rispetto alla rete multisensore.
Ulteriori informazioni: H. Hainzer et al, Spettroscopia di correlazione con stima di fase potenziata da Multiqubit, Revisione fisica X (2024). DOI:10.1103/PhysRevX.14.011033
Informazioni sul giornale: Revisione fisica X
Fornito dall'Università di Innsbruck
