基于超导量子比特的格林伯格-霍恩-蔡林格和迪克探针的量子磁测量技术

《Scientific Reports》：Quantum magnetometry with superconducting-qubit Greenberger–Horne–Zeilinger and Dicke probes

　　

摘要

量子传感已成为精密测量的关键技术，其应用范围涵盖磁强计测量、重力感应、导航与大地测量、材料与器件诊断以及生物医学检测等领域。这促使人们研究利用纠缠态提升的量子磁强计性能。我们重点研究了在基塔耶夫相位估计算法中应用的格林伯格-霍恩-蔡林格态和迪克态。研究中所使用的传感器为超导通量子比特传感器，这类传感器会受到松弛噪声和退相噪声的影响。通过贝叶斯更新方法，我们评估了这两种传感器的估计性能，并从灵敏度、动态范围以及信息增益等方面对它们进行了比较。格林伯格-霍恩-蔡林格态传感器具有最高的局部灵敏度，而迪克态传感器则在更宽的偏置区间内保持相近的灵敏度，同时在基塔耶夫相位估计算法中的偏置误差和边缘效应影响下具备更好的抗干扰能力。我们的研究结果表明，局部峰值灵敏度与可实现的动态范围以及抗噪声能力之间存在权衡关系。