Sinqapur Milli Universitetinin (NUS) tədqiqatçıları kvant metrologiyasında mühüm irəliləyiş əldə ediblər. Kvant metrologiyası kvant effektlərindən istifadə edərək misilsiz dəqiqliklə ölçmələr aparmağa imkan verir. Yeni hazırlanan bu protokol naviqasiya və zəif siqnalların aşkarlanması kimi inkişaf edən texnologiyalara böyük fayda verə bilər.

Kvant metrologiyası, kvant sistemlərinin unikal xüsusiyyətlərindən istifadə edərək, klassik limitləri aşan həssaslıqlar əldə edir. Heisenberg limitinə (HL) çatmaq üçün adətən yüksək dərəcədə dolaşıq kvant vəziyyətləri, məsələn, Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) vəziyyətləri tələb olunur. Lakin bu vəziyyətləri yaratmaq, saxlamaq və ölçmək olduqca çətindir, çünki onlar ətraf mühitin təsirləri və oxuma xətalarına həddindən artıq həssasdır. Bu, praktiki istifadədə əsas problemlərdən biri hesab olunur.

NUS-un Fizika Departamentində professor Qonq Canbinin rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu bu maneələri aradan qaldıran yeni bir strategiya hazırlayıb. Onların metodu, "kvant zərbə üstü" adlanan, dövri təsirə məruz qalan spin sistemində kvant rezonans dinamikasından istifadə edir. Ənənəvi olaraq, həssas və dolaşıq vəziyyətlərdən başlamaq əvəzinə, bu protokol, asanlıqla hazırlana bilən və dayanıqlı bir SU(2) spin koherent vəziyyətindən istifadə edir. Dəqiq tənzimlənmiş dövri qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə bu sadə başlanğıc vəziyyət təbii olaraq kvant məlumatlarını kodlayan güclü dolaşıq vəziyyətlərə çevrilir. Xüsusi rezonans şəraitində sistem kvant təkrarlanması səbəbilə ilkin vəziyyətinə qayıdır. Bu isə həm sadə hazırlıq, həm də dayanıqlı oxuma imkanı verir.

Bu tədqiqatın nəticələri 11 iyun 2025-ci il tarixində "Physical Review Letters" jurnalında dərc olunub. Professor Qonq qeyd edib: "Bu dövrəvi təkamül bizə sabit və eksperimental olaraq uyumlu bir vəziyyətdən başlamağa və bitirməyə imkan verir. Bununla belə, daha çətin dolaşıq vəziyyətlər ilə əlaqələndirilən kvant-həssaslığı da əldə edə bilirik."

Komanda göstərib ki, onların protokolu Heisenberg limitli ölçmə dəqiqliyinə çatır. Kvant Fisher məlumatı (QFI), hissəciklərin (spinlərin) sayı və ölçmə müddəti ilə kvadratik olaraq artır. Əvvəlki yanaşmalardan fərqli olaraq, bu optimal artım uzun müddət ərzində davam etdirilə bilər və Markov səs-küyü kimi ətraf mühitin dekoherensiyasına qarşı dayanıqlıdır. Beləliklə, protokol, spin sayına yaxın Heisenberg miqyasını qoruyub saxlayır və kvant metrologiyasında əhəmiyyətli bir irəliləyiş əldə edir.

Bu yanaşmanın əsas üstünlüklərindən biri onun eksperimental tətbiq üçün uyğun olmasıdır. Protokol, tələyə salınmış ionlar və ya soyuq atomlar kimi mövcud kvant avadanlıqları ilə həyata keçirilə bilər. Bunun üçün yalnız işləmə parametrlərinin tənzimlənməsi kifayətdir və xüsusi avadanlıq və ya mürəkkəb vəziyyət hazırlığı tələb olunmur.

"Bu iş, adi çətinliklərdən qaçaraq ultra dəqiq kvant ölçmələrinin mümkün olduğunu göstərir. Mürəkkəb vəziyyət hazırlığından yayınaraq və səsə qarşı dayanıqlığı artıraq, yanaşmamız praktiki və miqyaslana bilən kvant aşkarlama imkanlarını genişləndirir," deyə professor Qonq əlavə edib.

Bu inkişaf kvant metrologiyasında konseptual bir irəliləyişi təmsil edir. Sadə başlanğıc vəziyyətləri ilə kvant rezonans dinamikasından istifadə edərək, protokol vəziyyət hazırlığı və oxuma kimi uzun müddətdir davam edən maneələri aşır. Bu yanaşma, növbəti nəsil kvant aşkarlama texnologiyalarında praktik tətbiqlər üçün yeni imkanlar yaradır.