Quantum tient la promesse d'augmenter la puissance des technologies de détection. Alors que le domaine de la détection quantique a montré beaucoup de potentiel pour détecter de très petits signaux, la capacité d'optimiser véritablement ces capteurs a été contrecarrée par la complexité des schémas de contrôle.

Dans un article publié le 25 mars dans Nature Partner Journals Informations quantiques , une équipe de recherche basée au Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, Maryland, ont expliqué comment ils ont appliqué deux outils théoriques d'information quantique à ces types de tâches de détection de signaux extrêmement sensibles. Leurs recherches suggèrent qu'affiner cette sensibilité pour détecter des signaux tout en rejetant le bruit de fond permettra l'utilisation de détecteurs quantiques même lorsque ce bruit environnant est fort par rapport au signal d'intérêt.

"Ce domaine a récemment suscité beaucoup d'intérêt grâce aux progrès théoriques et aux résultats expérimentaux impressionnants sur une variété de plates-formes, " dit Paraj Titum, un scientifique quantique au département de recherche et de développement exploratoire de l'APL et l'auteur principal de l'article. "Nos résultats sont facilement implémentables dans une variété de plates-formes d'informatique quantique et de détection quantique telles que les qubits supraconducteurs, NV-diamants, et Carbure de Silicium."

Les auteurs ont appliqué des fonctions de filtrage et des théories de contrôle quantique optimales à un cas d'utilisation de capteurs à bits quantiques (qubit) qui reflètent un problème classique de la théorie de la détection de signaux :la détection optimale d'un signal connu à partir du bruit de fond avec un capteur quantique contrôlable. L'équipe de recherche a obtenu un aperçu analytique du protocole de contrôle optimal lorsque le bruit de fond est blanc.

« Cela s'est avéré être le système de contrôle de verrouillage de rotation omniprésent, " dit Titum. " Plus généralement, nous avons développé une technique numérique simple pour le signal arbitraire et le bruit de fond. » Ceci est similaire au schéma de filtrage adapté bien connu qui est la méthode optimale à utiliser dans le traitement du signal classique.

L'équipe de l'APL envisage déjà d'explorer ce schéma pour détecter des signaux réalistes dans un cadre expérimental. Une autre voie théorique prometteuse qu'ils envisagent d'explorer est l'utilisation de l'intrication quantique pour améliorer la probabilité de détection par rapport aux capteurs classiques.