一種顯著提高量子技術性能的新方法利用兩個雜訊源的交叉相關性來延長相干時間、改善控制保真度並提高高頻感測的靈敏度。這項創新策略解決了量子系統中的關鍵難題，將穩定性提高了十倍，為更可靠、更多功能的量子設備鋪平了道路。

研究人員開發出一種新方法，大大提高了量子系統的穩定性和性能，從而在量子技術領域取得了重大突破。這項開創性工作解決了退相干和不完全控制等長期存在的難題，為製造更可靠、更靈敏的量子設備鋪平了道路。

量子技術，包括量子電腦和感測器，在徹底改變計算、密碼學和醫學成像等各個領域方面具有巨大的潛力。然而，它們的發展一直受到雜訊的不利影響，雜訊會破壞量子態並導致錯誤。

受交叉相關雜訊（藍色和紅色）影響的量子位元的布洛赫球。該方法對這種噪音進行了破壞性幹擾，從而實現了卓越的性能。來源：作者

許多減輕量子系統雜訊的傳統方法主要著重於時間自相關性，即研究雜訊隨時間的變化。雖然這些方法在某種程度上有效，但當存在其他類型的噪音相關性時，這些方法就會失效。

這項研究由量子物理學專家、希伯來大學Alex Retzker 教授指導的博士生Alon Salhov、烏爾姆大學Fedor Jelezko 教授和Genko Genov 博士以及華中科技大學蔡建明教授共同完成。他們提出了一種利用兩個噪音源之間的交叉相關性的創新策略。透過利用交叉相關雜訊的破壞性幹擾，研究小組成功地大幅延長了量子態的相干時間，提高了控制保真度，並增強了高頻量子感測的靈敏度。

交叉相關雜訊的破壞性幹擾、控制序列和實驗裝置示意圖。

詳細說明（摘自論文）：

(a) 量子位元受到環境雜訊δ(t)的影響。應用具有拉比頻率Ω1 的共振驅動產生一個受保護的穿戴式量子位元，它主要由於ε1(t) – Ω1 中的振幅雜訊而解旋。應用調製頻率為eΩ1、拉比頻率為Ω2、振幅波動為ε2(t)的第二個驅動器，可減少因ε1(t)引起的退相干。

(b) 如果ε1(t)和ε2(t)的交叉相關性c 不為零，則失諧eΩ1 = Ω1 + c Ω2 2/Ω1 會使有效驅動軸傾斜，並引起交叉相關噪音的破壞性幹擾，從而產生相干時間較長的雙壓制量子位元。

(c) 標準和相關雙驅動（DD）協議的測量序列。 (d) NV 中心的實驗裝置和電平

這項進步的主要成就包括：

相干時間延長十倍：與以前的方法相比，量子資訊保持不變的時間延長了十倍。

提高控制保真度：提高量子系統的操控精度，可實現更精確、更可靠的操作。

卓越的靈敏度：探測高頻訊號的能力超越了目前的先進水平，從而在量子感測領域實現了新的應用。

Alon Salhov 說：”我們的創新方法擴展了我們保護量子系統免受噪聲影響的工具箱。透過關注多個噪聲源之間的相互作用，我們釋放了前所未有的性能水平，使我們更接近量子技術的實際應用。

這項進步不僅標誌著量子研究領域的重大飛躍，也為廣泛的應用帶來了希望。醫療保健等依賴高靈敏度測量的行業將從這些改進中受益匪淺。

編譯自/ ScitechDaily