حسگری کوانتومی می تواند با قراردادن حسگر در یک حالت اولیه که هدف را به طور بهینه اندازه گیری می کند، عملکرد بهتری از حسگری کلاسیک داشته باشد. اما انتخاب این حالت بهینه مستلزم داشتن دانش قبلی، مانند آگاهی از جهت میدان مغناطیسی برای اندازه گیری شدت آن است. یک آزمایش جدید با استفاده از دو کوانتوم بیت (کیوبیت) در هم تنیده که به روشی معادل با سفر یک کیوبیت در زمان به عقب دستکاری می شوند، بر این محدودیت غلبه کرده است [1]. از طریق این "سفر در زمان"، کیوبیت ها می توانند بدون هیچ پیش نیازی در یک حالت بهینه قرار بگیرند.

کِیتر مرچ Kater Murch از دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس توضیح می دهد: "کار ما به نوع خاصی از مساله می پردازد که بسیاری از تنظیمات حسگری را آزار می دهد: شما باید بدانید که حسگر (sensor) را در کدام جهت قرار دهید". وقتی یک میدان مغناطیسی با یک کیوبیت اسپینی اندازه گیری می شود، برای مثال، چرخش اسپین فقط در صورتی از اطلاعات مربوط به شدت میدان بازخورد می دهد که آن را در جهت بهینه قرار دهید. اگر آن را در یک جهت غیر بهینه قرار دهید، هیچ اطلاعاتی درباره میدان به دست نخواهید آورد و اندازه گیری به هدر می رود.

مرچ و همکارانش پروتکلی ابداع کرده اند که در آن کیوبیت کاوشگر با یک کیوبیت دوم به نام خدمتکار (ancilla)در همتنیده می شود. پیرو کار قبلی، آنها نشان دادند درهمتنیدگی از نظر ریاضی معادل با سفر به عقب در زمانِ کیوبیت خدمتکار است تا کاوشگر را در یک حالت بهینه قرار دهد [2]. آنها همچنین نشان داده اند که اندازه گیری خدمتکار و کاوشگر با یک ترتیب خاص می تواند اطلاعات مربوط به شدت میدان را در همه موارد بازیابی کند، بنابراین هیچ داده اندازه گیری مانند پروتکل های دیگر به هدر نمی رود. پژوهشگران پیش بینی می کنند از این طرح درهمتنیدگی در موقعیت هایی استفاده کنند که یک میدان یا مشاهده پذیر دیگر، با زمان در حال تغییر است.

1. X. Song et al., “Agnostic phase estimation,” Phys. Rev. Lett. 132, 260801 (2024).

2. D. R.  M. Arvidsson-Shukur et al., “Nonclassical advantage in metrology established via quantum simulations of hypothetical closed timelike curves,” Phys. Rev. Lett. 131 (2023).

منبع:

Measuring Qubits with “Time Travel” Protocol