Neue Methode erreicht zehnfache Erhöhung der Quantenkohärenzzeit durch destruktive Interferenz von korreliertem Rauschen

Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um die Leistung der Quantentechnologie deutlich zu steigern. Sie nutzen die Kreuzkorrelation zweier Rauschquellen, um die Kohärenzzeit zu verlängern, die Steuerungstreue zu verbessern und die Empfindlichkeit für Hochfrequenzsensoren zu erhöhen. Diese innovative Strategie befasst sich mit den wichtigsten Herausforderungen von Quantensystemen, bietet eine zehnfache Steigerung der Stabilität und ebnet den Weg für zuverlässigere und vielseitigere Quantengeräte.

Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal Briefe zur körperlichen Überprüfung.

Forschern ist ein bedeutender Durchbruch in der Quantentechnologie gelungen, indem sie eine neuartige Methode entwickelten, die die Stabilität und Leistung von Quantensystemen drastisch verbessert. Diese Pionierarbeit befasst sich mit den seit langem bestehenden Herausforderungen der Dekohärenz und der unvollständigen Kontrolle und ebnet den Weg für zuverlässigere und empfindlichere Quantengeräte.

Quantentechnologien, darunter Quantencomputer und -sensoren, bergen ein enormes Potenzial, verschiedene Bereiche wie die Informatik, Kryptographie und medizinische Bildgebung zu revolutionieren. Ihre Entwicklung wird jedoch durch die schädlichen Auswirkungen von Rauschen behindert, das Quantenzustände stören und zu Fehlern führen kann.

Viele traditionelle Ansätze zur Reduzierung von Rauschen in Quantensystemen konzentrieren sich in erster Linie auf die zeitliche Autokorrelation, die untersucht, wie sich Rauschen im Laufe der Zeit verhält. Diese Methoden sind zwar bis zu einem gewissen Grad wirksam, greifen jedoch zu kurz, wenn andere Arten von Rauschkorrelationen vorhanden sind.

Die Forschung wurde von Experten der Quantenphysik durchgeführt, darunter Doktorand Alon Salhov unter der Leitung von Prof. Alex Retzker von der Hebräischen Universität, Doktorand Qingyun Cao unter der Leitung von Prof. Fedor Jelezko und Dr. Genko Genov von der Universität Ulm sowie Prof. Jianming Cai von der Huazhong University of Science and Technology. Sie haben eine innovative Strategie eingeführt, die die Kreuzkorrelation zwischen zwei Rauschquellen nutzt.

Durch Ausnutzung der destruktiven Interferenz von kreuzkorreliertem Rauschen ist es dem Team gelungen, die Kohärenzzeit von Quantenzuständen deutlich zu verlängern, die Regelungstreue zu verbessern und die Empfindlichkeit für die Hochfrequenz-Quantensensorik zu erhöhen.

Zu den wichtigsten Errungenschaften dieser neuen Strategie gehören:

Salhov sagte: „Unser innovativer Ansatz erweitert unseren Werkzeugkasten zum Schutz von Quantensystemen vor Rauschen. Indem wir uns auf das Zusammenspiel mehrerer Rauschquellen konzentrieren, haben wir beispiellose Leistungsniveaus erreicht und sind damit der praktischen Umsetzung von Quantentechnologien näher gekommen.“

Dieser Fortschritt bedeutet nicht nur einen bedeutenden Sprung auf dem Gebiet der Quantenforschung, sondern verspricht auch viel Potenzial für eine breite Palette von Anwendungen. Branchen, die auf hochempfindliche Messungen angewiesen sind, wie etwa das Gesundheitswesen, werden von diesen Verbesserungen enorm profitieren.