Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) разработали метод, который позволяет квантовому датчику одновременно измерять сразу несколько физических величин. До этого такие измерения были невозможны: сигналы от разных параметров смешивались, и отделить одно от другого было нельзя. Ключом к решению проблемы стала квантовая запутанность, пишет new-science.ru.
Квантовые датчики в целом значительно точнее обычных, поскольку используют квантовые эффекты — в частности, запутанность и спиновые состояния частиц. Особый интерес представляют твердотельные датчики на основе NV-центров (дефектов кристаллической решётки в алмазе), потому что они работают при обычной комнатной температуре. Однако до последнего времени они могли измерять лишь один параметр за раз — одновременное считывание нескольких величин, например температуры и магнитного поля, оставалось недостижимым.
В эксперименте MIT использовались 2 спина как 2 кубита: электронный спин NV-центра и спин ядра атома азота. Их запутывание позволило с помощью специальной техники измерения по состоянию Белла за одно считывание одновременно определить амплитуду, частоту и фазу микроволнового поля — причём при комнатной температуре, тогда как прежде подобные эксперименты проводились лишь в условиях экстремального холода. По эффективности метод превзошёл последовательные измерения каждого параметра по отдельности.
Разработанный подход применим для измерения не только микроволновых полей, но и температуры, давления, электрических полей и механических деформаций материала. Это открывает широкие перспективы для биологических исследований и физики конденсированного состояния, где нужно одновременно контролировать несколько параметров в реальных, а не лабораторных условиях. В дальнейшем исследователи планируют повысить точность измерений и проверить метод в неоднородных материалах, где одновременный контроль нескольких величин даёт наибольшее преимущество.
