澳大利亚国立大学(ANU)的一组科学家领导的一项新研究概述了一种使用量子计算机实现更精确测量微观物体的方法，这一步骤可能会在包括生物医学传感在内的大量下一代技术中发挥作用。

研究像汽车这样的大型日常物体的各种特性是相当简单的:汽车有明确的位置、颜色和速度。 然而，当试图检查像光子这样的微观量子物体(微小的光粒子)时，这就变得更加棘手了。

这是因为量子物体的某些属性是相互关联的，测量一种属性可能会干扰另一种属性。 例如，测量电子的位置会影响它的速度，反之亦然。

这样的性质称为共轭性质。 这是海森堡著名的不确定性原理的直接表现——不可能同时以任意精度测量量子物体的两个共轭性质。

根据第一作者和澳大利亚国立大学博士研究员Lorcán Conlon的说法，这是量子力学的决定性挑战之一。

“我们能够设计一种测量方法，更准确地确定量子物体的共轭性质。 值得注意的是，我们的合作者能够在世界各地的不同实验室实现这种测量，”康伦先生说。

“更精确的测量是至关重要的，反过来可以为各种技术开辟新的可能性，包括生物医学传感、激光测距和量子通信。”

这项新技术围绕着量子系统的一个奇怪怪癖，即纠缠。 根据研究人员的说法，通过将两个相同的量子物体纠缠在一起并测量它们，科学家可以比单独测量它们更精确地确定它们的性质。

“通过纠缠两个相同的量子系统，我们可以获得更多的信息，”合著者Syed Assad博士说。

“在测量量子系统的任何属性时，都有一些不可避免的噪声。 通过将两者纠缠在一起，我们能够减少这种噪声，并获得更准确的测量结果。 ”

理论上，纠缠和测量三个或更多的量子系统以达到更好的精度是可能的，但在这种情况下，实验未能与理论一致。 尽管如此，作者相信未来的量子计算机将能够克服这些限制。

Lorcan Conlon先生说:“拥有纠错量子比特的量子计算机在未来将能够通过越来越多的副本进行有效测量。”

据澳大利亚国立大学教授、材料研究与工程研究所(IMRE) A*STAR首席量子科学家Ping Koy Lam表示，这项工作的关键优势之一是，在嘈杂的情况下仍然可以观察到量子增强。

他说:“对于实际应用，比如在生物医学测量中，即使信号不可避免地嵌入在嘈杂的现实环境中，我们也能看到优势，这很重要。”

这项研究由ARC量子计算和通信技术卓越中心(CQC2T)的专家进行，与A*STAR材料研究与工程研究所(IMRE)、耶拿大学、因斯布鲁克大学和麦考瑞大学的研究人员合作。 亚马逊网络服务通过提供研究和架构支持，并通过使用亚马逊支架提供Rigetti Aspen-9设备进行合作。

研究人员在19个不同的量子计算机上测试了他们的理论，横跨三个不同的平台:超导、俘获离子和光子量子计算机。 这些世界领先的设备分布在欧洲和美洲，并可通过云访问，使全球各地的研究人员能够连接并开展重要的研究。

这项研究发表在《自然物理》杂志上。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。