AI驱动量子技术将磁力计灵敏度提升六倍
测量精度存在一定极限。以X射线成像为例，图像模糊，需专业医生解读。尽管提高辐射强度和延长曝光时间能改善组织间对比度，但如此大剂量辐射对人体不安全。
您可能知道标准量子极限：测量精度与给定资源的平方根成反比。投入资源越多——辐射功率、时间、图像数量——测量越精确。因此高精度意味着使用大量资源。
现在，来自MIPT、阿尔托大学、兰道研究所和苏黎世联邦理工学院物理系的国际物理学家团队，利用量子系统和机器学习技术，开发出一种测量磁场的更好方法。
他们演示了一种超越标准量子极限精度的磁力计。让我们了解他们如何开发它。
利用量子比特高灵敏度测量磁场
研究人员利用量子比特（超导人造原子）的相干性，提高了磁场测量精度。这是一种由硅芯片上重叠铝条制成的微型器件——同种技术用于制造手机和电脑处理器。
当器件暴露在极低温度下，电流几乎零电阻流动，器件开始展现类似真实原子的量子力学性质。事实上，其本征磁矩比真实原子/离子大约10万倍。
当微波脉冲照射量子比特时，其状态发生变化。这种变化依赖于施加的外部磁场。因此，要了解磁场，只需测量原子即可。
在基于量子比特的磁场探测器中，两个状态间的相干性（量子态的相干叠加）以穿透器件的磁场频率振荡。可测量的波函数相位变化率越高，精度越高。
然而，这无法达到超越标准量子极限的精度。必须使用另一个技巧：利用机器学习进行模式识别。
研究人员采用自适应方法。他们执行测量并将结果输入机器学习算法。然后让AI决定如何在下一步改变控制参数，以最快估算磁场。
这使他们达到的灵敏度比传统技术高约6倍。
结论
在量子传感背景下，利用量子硬件和监督机器学习算法的结合，有望实现单量子比特或多量子比特磁力计，提供超越当前磁场探测器极限的精度。
磁场检测在从脑成像到地质处理的广泛领域至关重要。这是朝着将量子增强方法用于传感器技术迈出的小小一步。
工业技术