芝加哥大学艾米丽·艾什福德 信用:Pixabay/CC0公共域 量子传感器可以利用纠缠等量子现象来测量环境中极其微小的变化，纠缠粒子即使相隔很远也会相互影响
研究人员最终希望创造和使用这些传感器来检测和诊断疾病，预测火山爆发和地震，或者在不挖掘的情况下探索地下
为了追求这一目标，芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的理论研究人员找到了一种方法，使量子传感器更加灵敏
通过利用一种独特的物理现象，研究人员计算出了一种开发传感器的方法，这种传感器的灵敏度随着它的增长而呈指数级增长，而不需要使用更多的能量
该结果发表在10月23日的《自然通讯》上
“这甚至有助于改进传统传感器，”教授说
阿希什·科员，该论文的合著者
“这是一种为各种应用构建更高效、更强大的传感器的方法
" 利用物理现象 量子传感器通过操纵原子和光子的量子状态，将它们用作测量探针
提高这些传感器和传统传感器的灵敏度通常意味着开发更大的传感器或使用更多的传感粒子
即便如此，这种移动只会增加量子传感器的灵敏度，相当于增加的粒子数
但是由研究生亚历山大·麦克唐纳领导的研究人员想知道是否有一种方法可以进一步提高灵敏度
他们设想创造一串光子腔，光子可以被传送到相邻的腔中
这种弦可以用作量子传感器，但研究人员想知道:如果他们创造出越来越长的空腔链，传感器的灵敏度会更高吗？ 在这样的系统中，光子可能会消散——从空腔中漏出并消失
但是通过利用一种被称为非埃尔米特动力学的物理现象，其中耗散导致有趣的结果，研究人员能够计算出一串这样的空腔将比增加的空腔数量增加传感器的灵敏度更多
事实上，它会成倍地增加系统大小的敏感度
不仅如此，它不需要使用任何额外的能量，也不会增加量子波动不可避免的噪音
“这对量子传感器来说将是一个巨大的胜利，”店员说
“这是这种方案的第一个例子——通过以正确的方式将这些空腔串在一起，我们可以获得巨大的灵敏度，”科勒说
改进各种量子传感器 为了证明这一理论，科勒正与一组研究人员合作，他们正在构建一个超导电路网络
这些电路可以用科瑞在研究论文中描述的相同方式在空腔之间移动光子
这可能会创造出一种传感器，能够改善从量子比特(或称量子位)中读取量子信息的方式
科勒还希望研究如何通过耦合自旋而不是光子腔来构建类似的量子传感平台，以及基于量子比特阵列的可能实现
“我们想知道我们是否能利用这个物理学来改进各种量子传感器，”科勒说
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