Innovativo framework per sensori quantistici: collaborazione tra NC State e MIT

RomeScienziati dell'Università Statale della Carolina del Nord e del MIT hanno sviluppato un nuovo metodo per creare sensori quantistici estremamente sensibili. Questo metodo consente di regolare i sistemi quantistici per individuare segnali specifici. Di conseguenza, questi sensori quantistici risultano essere molto più efficaci rispetto ai sensori tradizionali.

I sensori quantistici possono funzionare al massimo livello consentito dalla meccanica quantistica, ma è difficile indirizzarli per rilevare segnali specifici. Yuan Liu, professore assistente presso la NC State, afferma che la loro idea è nata da tecniche di elaborazione dei segnali classici. Liu e il suo team hanno scoperto come applicare queste tecniche ai sistemi quantistici.

Tecniche di Segnale Classiche Sbloccano il Potenziale dei Sensori Quantistici

I ricercatori hanno sviluppato un framework algoritmico che:

• Accoppia un qubit con un oscillatore bosonico
• Utilizza l'interferometria per codificare i risultati nello stato del qubit
• Misura il qubit per una lettura a singolo colpo

Nel calcolo tradizionale, le informazioni sono memorizzate in bit che possono essere 0 o 1. Nel calcolo quantistico, i qubit possono assumere i valori 0, 1 o entrambi contemporaneamente. Un oscillatore bosonico rappresenta un sistema più complesso che può avere un numero infinito di stati. Controllare lo stato di questo oscillatore è piuttosto arduo.

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Il sensore utilizza funzioni polinomiali per controllare l'onda dell'oscillatore, permettendogli di rilevare un segnale specifico. Una volta rilevato, la manipolazione si arresta, provocando cambiamenti leggibili nello stato del qubit. Questo risultato fornisce una risposta chiara "sì" o "no" sulla presenza del segnale, richiedendo una sola misurazione del qubit.

Questo metodo sfrutta l'hardware quantistico facilmente disponibile, come:

• Ioni intrappolati
• Piattaforme superconduttrici
• Atomi neutri

Il metodo permette di raccogliere efficacemente informazioni da un sistema complesso senza dover effettuare molteplici misurazioni.

Penso che questo sviluppo renda il rilevamento quantistico più utile in situazioni reali. È intelligente e pratico utilizzare metodi classici in compiti quantistici. La misurazione efficiente una tantum è particolarmente preziosa perché risparmia tempo e risorse. Questo progresso può accelerare il progresso in settori come la scienza dei materiali, la medicina e la comunicazione, dove il rilevamento accurato è fondamentale.