澳大利亞國立大學（ANU）的科學家領導了一項新研究，提出了一種使用量子計算機實現(xiàn)更精確測量微觀物體的方法，該方法可以應用在大量新技術中，如生物醫(yī)學傳感。相關研究論文已發(fā)表在《Nature Physics》上。

檢測像汽車這樣的宏觀物體的各種屬性相當簡單，因為汽車具有明確的位置、顏色和速度。然而，要檢測像光子這樣的微觀量子物質，難度要大得多。這是因為量子物質的某些屬性是相互關聯(lián)的，測量一個屬性會干擾另一個屬性。例如，測量電子的位置會影響其速度，反之亦然。

這些屬性稱為共軛屬性。著名的海森堡不確定性原理指出：不可能同時精確測量量子物體的兩種共軛性質。

論文的主要作者和ANU博士研究員Lorcan Conlon說：“這是發(fā)展量子力學的決定性挑戰(zhàn)之一。

我們能夠設計一種測量方法，能更準確地檢測量子物體的共軛特性。值得注意的是，在世界各地的各個實驗室中，我們的合作者都能進行這種測量。更精確的測量至關重要，反過來可以為各種技術開辟新的可能性，包括生物醫(yī)學傳感，激光測距和量子通信?！?/p>

這項新技術利用了量子系統(tǒng)的糾纏特性。研究人員表示，通過糾纏兩個相同的量子物質，并將它們在一起測量，科學家可以比單獨測量它們更精確地確定它們的性質。

共同作者Syed Assad博士說：“通過糾纏兩個相同的量子系統(tǒng)，我們可以獲得更多的信息。測量量子系統(tǒng)的任何特性都會產(chǎn)生一些不可避免的噪聲，通過將兩者糾纏在一起，我們能夠減少這種噪聲，獲得更準確的測量結果。”

從理論上講，可以糾纏和測量三個或更多的量子系統(tǒng)以達到更好的精度，但在這種情況下，實驗與理論不一致。盡管如此，作者相信未來的量子計算機將能夠克服這些限制。Lorcan Conlon先生說：“將來，具有糾錯量子比特的量子計算機將能用越來越多的糾纏系統(tǒng)進行有效測量?！?/p>

根據(jù)材料研究與工程研究所（IMRE）A * STAR首席量子科學家Ping Koy Lam教授說：“這項工作的關鍵優(yōu)勢之一是：在嘈雜的場景中仍然可以觀察到量子增強。對于一些實際應用（如生物醫(yī)學測量），重要的是，即使信號不可避免地嵌入到嘈雜的現(xiàn)實環(huán)境中，我們也可以看到優(yōu)勢。”

該研究由一些研究所和大學的研究人員合作進行，包括ARC量子計算和通信技術卓越中心（CQC2T）、A * STAR材料研究與工程研究所（IMRE）、耶拿大學、因斯布魯克大學和麥考瑞大學。通過提供研究和架構支持，并使用Amazon Braket提供Rigetti Aspen-9設備，亞馬遜云參與了協(xié)作。

在3個不同平臺的19種不同的量子計算機上，研究人員測試了他們的理論研究路線：超導、離子阱和光量子計算機。這些領先的設備遍布歐洲和美國，可通過云訪問，使來自世界各地的研究人員能夠連接并開展重要的研究。

編譯：卉可

編輯：慕一