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【导语】美国南加州大学研究人员在《自然·通讯》杂志上发表新成果，展示了一种新型量子传感技术，通过创新的相干稳定协议有效对抗量子退相干问题，显著提升了测量精度。该技术有望推动医学成像、基础物理研究等多个领域的进步，且无需额外控制资源，立即适用于量子计算和传感技术，实现了量子传感领域的重大突破。

据29日《自然·通讯》杂志报道，美国南加州大学的研究人员展示了一种新型量子传感技术，可借助新的相干稳定协议对抗量子退相干。其性能大幅超越传统方法，有望推动从医学成像到基础物理研究等多个领域的进步。

量子传感是指利用量子系统（如原子、光子或量子比特）作为传感器，以极高的精度测量物理量（如脑活动、超高精度时钟或重力异常），其精度往往超越经(jīng)典(diǎn)传(chuán)感(gǎn)器(qì)的(de)极限。但几十年来，量子传感器的性能一直受到退相干的限制。退相干是由环境噪声引发的一种不可预测的行为。退相干会使量子系统的状态随机紊乱，从而抹除一切量子传感信号。

新研究中，团队在实验中的量子比特上采用一种新的预定相干稳定协议（即为了(le)保(bǎo)持(chí)量(liàng)子(zi)态(tài)稳(wěn)定(dìng)、提(tí)高(gāo)测(cè)量(liàng)精(jīng)度(dù)而(ér)设(shè)计(jì)的(de)一(yī)整(zhěng)套(tào)操(cāo)作(zuò)流(liú)程(chéng)），暂(zàn)时(shí)克(kè)服(fú)了(le)长(zhǎng)期(qī)以(yǐ)来(lái)存(cún)在(zài)的(de)退(tuì)相(xiāng)干(gàn)问(wèn)题(tí)，稳(wěn)定(dìng)了(le)量(liàng)子(zi)态(tài)的(de)一(yī)项(xiàng)关键特(tè)性(xìng)。

由(yóu)于(yú)退(tuì)相(xiāng)干(gàn)，量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)状(zhuàng)态(tài)向(xiàng)球(qiú)体(tǐ)的(de)“北(běi)极(jí)”衰(shuāi)减(jiǎn)。利(lì)用(yòng)本(běn)研(yán)究(jiū)中(zhōng)的(de)相(xiāng)干(gàn)稳(wěn)定(dìng)传(chuán)感(gǎn)协(xié)议(yì)，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)暂(zàn)时(shí)抵(dǐ)消(xiāo)了(le)这(zhè)种(zhǒng)衰(shuāi)减(jiǎn)，导(dǎo)致(zhì)本(běn)研(yán)究(jiū)协(xié)议(yì)（蓝(lán)色(sè)）中(zhōng)的(de)传(chuán)感(gǎn)信(xìn)号(hào)（y分(fēn)量(liàng)）比(bǐ)标(biāo)准(zhǔn)协(xié)议(yì)（红(hóng)色(sè)）中(zhōng)更(gèng)大(dà)。图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)：美(měi)国(guó)南(nán)加(jiā)州(zhōu)大(dà)学(xué)

该(gāi)实(shí)验(yàn)显(xiǎn)著(zhe)提(tí)高(gāo)了(le)对(duì)量(liàng)子(zi)系(xì)统(tǒng)中(zhōng)微(wēi)小(xiǎo)频(pín)率(lǜ)偏(piān)移(yí)的(de)测(cè)量(liàng)精(jīng)度(dù)。研(yán)究(jiū)中(zhōng)的相干稳定传感协议使传感信号能够比使用标准协议传感测量时变得更大。这种稳定性对于检测微弱信号至关重要。

该研究在检测量子比特频率方面，达到了迄今为止最高的灵敏度。更重要的是，这种协议无需反馈，也不需要额外的控制或测量资(zī)源(yuán)，因(yīn)此能立即应用于各种量子计算和量子传感技术(shù)。

团(tuán)队(duì)在(zài)超(chāo)导(dǎo)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)上(shàng)演(yǎn)示(shì)这(zhè)一(yī)协(xié)议(yì)，与(yǔ)被(bèi)称(chēng)为(wèi)拉(lā)姆(mǔ)齐(qí)干(gàn)涉(shè)测(cè)量(liàng)法(fǎ)的(de)标(biāo)准(zhǔn)协(xié)议(yì)相(xiāng)比(bǐ)，测(cè)量(liàng)效(xiào)率(lǜ)提(tí)高(gāo)了(le)1.65倍(bèi)。理(lǐ)论(lùn)分(fēn)析(xī)表(biǎo)明(míng)，在(zài)某(mǒu)些(xiē)系(xì)统(tǒng)中(zhōng)，该(gāi)协(xié)议(yì)的(de)潜(qián)在(zài)改(gǎi)进(jìn)幅(fú)度(dù)最(zuì)高(gāo)可(kě)达(dá)1.96倍(bèi)。演(yǎn)示(shì)实(shí)验(yàn)表(biǎo)明(míng)，无(wú)需(xū)借(jiè)助(zhù)实(shí)时(shí)反(fǎn)馈(kuì)或(huò)纠(jiū)缠(chán)多(duō)个(gè)传(chuán)感(gǎn)器(qì)等(děng)复(fù)杂(zá)技术，也能改进量子传感器。

（原标题为《量子传感新技术“攻克”退相干难题(tí)》）