量子比特+机器学习可精准测磁场

近日，芬兰阿尔托大学公布了一项令人振奋的科研成果。该校主导的国际科研团队成功提出了一种全新的量子系统测量磁场方法，其精确度超越了所谓的“标准量子极限”。对于未来的量子处理器和现有超灵敏探测器来说，如何从量子状态中快速提取信息至关重要，而这项研究无疑是朝着利用量子增强方法进行传感迈出的关键一步。

在测量事物的精确程度方面，我们长久以来都受到一个经验法则的束缚，那就是“标准量子极限”。这一极限认为，测量的精确度与可用资源的平方根成反比，也就是说，投入的资源越多，测量就越精确。阿尔托大学的研究团队联手瑞士苏黎世联邦理工学院和俄罗斯莫斯科物理技术学院的同行，挑战了这一极限。

他们设计了一个革命性的量子系统来测量磁场，该系统结合了超导人造原子（量子比特）的相干性与机器学习的模式识别技术。研究人员制造了一个由硅芯片和重叠铝带组成的微型设备。当设备被冷却至极低温度时，电流在其中流动无阻，展现出与真实原子类似的量子力学特性。当受到微波脉冲的辐照时，人造原子的状态会发生变化，而这种变化取决于外部施加的磁场。通过精确测量原子状态的改变，我们就可以推算出磁场的大小。

为了超越“标准量子极限”，研究团队引入了自适应技术。他们使用了一种模式识别算法，根据测量结果实时调整控制参数，从而实现最快速的磁场测量。这种技术的精度和速度都超越了传统的测量方法。

论文通讯作者安德雷·列别杰夫表示，“我们的研究证明了量子系统与机器学习相结合可以带来巨大的潜力。从地质勘探到大脑活动成像，磁场探测具有广泛的应用领域。我们的研究成果为开发更精确的磁场测量技术铺平了道路，对于推动量子技术的发展具有重要意义。”

这项突破性的研究不仅展示了量子技术与机器学习的强大结合力，也为我们进一步未知领域提供了有力的工具。未来，我们可以期待更多基于量子技术的创新应用，为人类带来更加广阔的视野和更多的可能性。