近日，由芬兰阿尔托大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、俄罗斯莫斯科物理技术学院研究人员组成的科研团队挑战极限，提出了一种利用量子系统精确测量磁场的方法超过标准量子限制。
背景
我们测量事物的准确度是有限的。以 X 射线图像为例。它可能很模糊，只有专家-医师才能正确解释它。不同组织之间的对比度很小，但可以通过延长曝光时间、提高照明强度或拍摄多张图像并将它们叠加来改善。
一个公认的经验法则是所谓的“标准量子极限”：测量的准确性与可用资源的平方根成反比。换句话说，您使用的资源越多（时间、辐射功率、图像数量等），您的测量就越精确。然而，这只能帮助您做到这一点：极高的精度意味着使用极大的资源。
创新
近日，由芬兰阿尔托大学、瑞士苏黎世联邦理工学院和俄罗斯莫斯科物理技术学院（MIPT）研究人员组成的科研团队挑战极限，提出了一种利用量子系统测量磁力精度的方法。场方法超出了标准量子极限。他们的论文发表在著名期刊《 npj Quantum Information 》上。
实验仪器配置图
（图片来源：参考资料【2】）
技术
硅芯片上的铝带释放的人造原子可用于检测磁场
（图片来源：Babi Brasileiro/芬兰阿尔托大学）
当设备冷却到极低的温度时，令人难以置信的事情发生了：电流毫无阻碍地流过它，并开始表现出类似于真实原子的量子力学特性。
当用微波脉冲（与家用微波炉中的脉冲不同）照射时，人造原子的状态会发生变化。事实证明，这种变化取决于外部施加的磁场：通过测量原子，就可以计算出磁场。
但要超越标准量子极限，必须采取另一种方法，即类似于机器学习广泛使用的分支的技术：模式识别。
来自苏黎世联邦理工学院、现俄罗斯莫斯科 MIPT 工作的通讯作者 Andrey Lebedev 表示：“我们使用了一种自适应技术。首先，我们进行测量，然后根据测量结果，我们的模式识别算法决定如何改变下一步使用的控制参数来实现最快的磁场测量。”
磁场传感：在算法的连续步骤中定义的概率分布（研究中使用的两种算法分别以红色和蓝色显示），从而精确识别磁通量值。绿色曲线是标准量子极限分布，背景是器件的干涉图样特征。
（图片来源：Sergey Danilin 和 Sorin Paraoanu/芬兰阿尔托大学）
价值
