摘要：研究人员设计了一项协议，用于利用量子传感器的力量。该协议可以使传感器设计人员能够微调量子系统感兴趣的信号，从而创建比传统传感器更敏感的传感器。...

来自北卡罗来纳州立大学和马萨诸塞州理工学院的研究人员设计了一项协议，以利用量子传感器的力量。该协议可以使传感器设计人员能够微调量子系统感兴趣的信号，从而创建比传统传感器更敏感的传感器。

NC州立NC州立电气和计算机工程和计算机科学助理教授Yuan Liu说：“量子传感显示出具有更强大的传感能力的希望，可以接近量子力学定律设定的基本限制，但挑战在于能够指导这些传感器找到我们想要的信号。”刘（Liu）以前是麻省理工学院（MIT）的博士后研究员。

刘说：“我们的想法是受电气工程师通常使用的经典信号处理过滤器设计原理的启发。” “我们将这些过滤器设计概括为量子传感系统，这使我们可以通过将其耦合到简单的两级量子系统来'微调无限的尺寸量子系统。”

具体而言，研究人员设计了一种算法框架，该框架将量子耦合到骨振荡器。量子位或量子位是量子计算与古典计算位的对应物 - 它们存储量子信息，并且只能在两个基础状态的叠加中：├|0⟩，├|1⟩。骨振荡器是经典振荡器的量子类似物（可以考虑摆运动），并且它们具有类似于经典振荡器的特征，但它们的状态不仅限于仅两个基础状态的线性组合 - 它们是无限量化系统。

刘说：“操纵无限二维传感器的量子状态很复杂，因此我们首先简化了这个问题。” “我们只提出一个决策问题，而不是试图找出数量的目标：目标是否具有财产X。然后，我们可以设计振荡器的操纵以反映该问题。”

通过将无限尺寸传感器耦合到二维值并操纵该耦合，可以将传感器调谐到感兴趣的信号。干涉法用于将结果编码到量子状态，然后测量以进行读数。

刘说：“这种耦合为我们提供了骨气振荡器的手柄，因此我们可以使用多项式函数（描述波形形式的数学）来设计振荡器的波函数以采用特定的形状，从而使传感器适应感兴趣的目标。”

“一旦信号发生，我们就会撤消整形，这会在无限的尺寸系统中造成干扰，该系统是可读的结果 - 由振荡器的原始多项式转换和基础信号确定的多项式函数 - 在Qubit的两级系统中 - 换句话说。曾经提取答案的Qubit - 这是一个“单杆”测量。”

研究人员认为这项工作为设计各种量子传感器设计量子传感协议提供了一个通用框架。

刘说：“我们的工作很有用，因为它以一种相当简单的方式利用了量子硬件（包括被困离子，超导平台和中性原子）的量子量子资源。” “这种方法是信号存在的警报或指标，而无需重复重复测量。这是一种有效从无限维度系统中提取有用信息的有力方法。”

这项工作出现在Quantum中，并得到了陆军研究办公室的支持，根据项目编号W911NF-17-1-0481，以及美国能源部根据合同编号DE-SC0012704的支持。麻省理工学院的研究生茉莉·辛南南（Jasmine Sinanan-Singh）和加布里埃尔·明策（Gabriel Mintzer）是该研究的首位作者。麻省理工学院物理与电气工程和计算机科学教授艾萨克·钟（Isaac L. Chuang）也为这项工作做出了贡献。