一种显著提高量子技术性能的新方法利用两个噪声源的交叉相关性来延长相干时间、改善控制保真度并提高高频传感的灵敏度。这一创新策略解决了量子系统中的关键难题，将稳定性提高了十倍，为更可靠、更多功能的量子设备铺平了道路。

研究人员开发出一种新方法，大大提高了量子系统的稳定性和性能，从而在量子技术领域取得了重大突破。这项开创性工作解决了退相干和不完全控制等长期存在的难题，为制造更可靠、更灵敏的量子设备铺平了道路。

量子技术，包括量子计算机和传感器，在彻底改变计算、密码学和医学成像等各个领域方面具有巨大的潜力。然而，它们的发展一直受到噪声的不利影响，噪声会破坏量子态并导致错误。

受交叉相关噪声（蓝色和红色）影响的量子比特的布洛赫球。该方法对这种噪声进行了破坏性干扰，从而实现了卓越的性能。来源：作者

许多减轻量子系统噪声的传统方法主要侧重于时间自相关性，即研究噪声随时间的变化情况。虽然这些方法在一定程度上有效，但当存在其他类型的噪声相关性时，这些方法就会失效。

这项研究由量子物理学专家、希伯来大学 Alex Retzker 教授指导的博士生 Alon Salhov、乌尔姆大学 Fedor Jelezko 教授和 Genko Genov 博士以及华中科技大学蔡建明教授共同完成。他们提出了一种利用两个噪声源之间的交叉相关性的创新策略。通过利用交叉相关噪声的破坏性干扰，研究小组成功地大幅延长了量子态的相干时间，提高了控制保真度，并增强了高频量子传感的灵敏度。

交叉相关噪声的破坏性干扰、控制序列和实验装置示意图。

详细说明（摘自论文）：

(a) 量子位受到环境噪声 δ(t)的影响。应用具有拉比频率 Ω1 的共振驱动产生一个受保护的穿戴式量子比特，它主要由于 ε1(t) - Ω1 中的振幅噪声而解旋。应用调制频率为 eΩ1、拉比频率为 Ω2、振幅波动为 ε2(t)的第二个驱动器，可以减少因 ε1(t)引起的退相干。

(b) 如果 ε1(t)和 ε2(t)的交叉相关性 c 不为零，则失谐 eΩ1 = Ω1 + c Ω2 2/Ω1 会使有效驱动轴倾斜，并引起交叉相关噪声的破坏性干扰，从而产生相干时间更长的双压制量子比特。

(c) 标准和相关双驱动（DD）协议的测量序列。(d) NV 中心的实验装置和电平

这一进步的主要成就包括：

相干时间延长十倍：与以前的方法相比，量子信息保持不变的时间延长了十倍。

提高控制保真度：提高量子系统的操控精度，可实现更精确、更可靠的操作。

卓越的灵敏度：探测高频信号的能力超越了目前的先进水平，从而在量子传感领域实现了新的应用。

Alon Salhov 说："我们的创新方法扩展了我们保护量子系统免受噪声影响的工具箱。通过关注多个噪声源之间的相互作用，我们释放了前所未有的性能水平，使我们更接近量子技术的实际应用。"

这一进步不仅标志着量子研究领域的重大飞跃，也为广泛的应用带来了希望。医疗保健等依赖高灵敏度测量的行业将从这些改进中受益匪浅。

编译自/ScitechDaily