Les systèmes quantiques utilisés dans les systems quantiques, par exemple les atomes uniques, sont également très sensibles : toute interaction avec l#39environnement peut induire des modifications dans le système quantique, conduisant à des erreurs. Cependant, cette remarquable sensibilité des systèmes quantiques aux facteurs environnementaux représente en réalité un avantage unique. Cette sensibilité permet aux capteurs quantiques de surpasser en précision les capteurs conventionnels, par exemple lors de la mesure de champs magnétiques ou gravitationnels.
- La sensibilité des capteurs quantiques les rend plus précis que les capteurs conventionnels.
- La spectroscopie de corrélation permet de supprimer le bruit et d'améliorer la précision des mesures.
- La précision des mesures augmente avec le nombre de capteurs dans un réseau quantique.
- Les travaux ont été publiés dans la revue Physical Review X et ont reçu un soutien financier de divers organismes.
Suppression du bruit par spectroscopie de corrélation
Les propriétés quantiques délicates nécessaires à la détection peuvent être masquées par le bruit : des interactions rapides entre le capteur et l#39environnement qui perturbent les informations contenues dans le capteur, rendant le sign quantique illisible. Dans un nouvel write-up, des physiciens dirigés par Christian Roos du Département de physique expérimentale de l#39Université d#39Innsbruck, en collaboration avec des partenaires en Israël et aux États-Unis, présentent une méthode permettant de rendre ces informations à nouveau accessibles en utilisant la « spectroscopie de corrélation ». « Ici, l#39idée clé est que nous n#39utilisons pas seulement un seul capteur, mais un réseau allant jusqu#39à 91 capteurs, chacun constitué d#39un seul atome », explique Helene Hainzer, première auteure de l#39write-up.
« Étant donné que le bruit affecte également tous les capteurs, l#39analyse simultanée des changements d#39état de tous les capteurs nous permet de soustraire efficacement le bruit ambiant et de reconstruire les informations souhaitées. Cela nous permet de mesurer avec précision les variants du champ magnétique dans l#39environnement, ainsi que de déterminer la distance. entre les capteurs quantiques.
Au-delà de cela, la méthode est applicable à diverses autres tâches de détection et au sein de diverses plates-formes expérimentales, reflétant sa polyvalence.
La précision augmente avec le nombre de capteurs
Alors que la spectroscopie de corrélation a déjà été démontrée avec deux horloges atomiques, permettant une précision supérieure dans la mesure du temps, « notre travail marque la première software de cette méthode sur un si grand nombre d#39atomes », souligne Christian Roos, lauréat du prix ERC. « Afin d#39établir un contrôle expérimental sur autant d#39atomes, nous avons construit une toute nouvelle configuration expérimentale sur plusieurs années. »
Dans leur publication, les scientifiques d#39Innsbruck montrent que la précision des mesures des capteurs augmente avec le nombre de particules dans le réseau de capteurs. Notamment, l’intrication – classiquement utilisée pour améliorer la précision des capteurs quantiques mais difficile à créer en laboratoire – ne parvient pas à offrir un avantage par rapport au réseau multi-capteurs.
Les travaux ont été publiés dans la revue Actual physical Assessment X et ont été soutenus financièrement par le Fonds scientifique autrichien FWF, le ministère fédéral autrichien de l#39Éducation, des Sciences et de la Recherche, l#39Union européenne et la Fédération des industries autrichiennes du Tyrol, entre autres.
