Новая квантовая сеть может наконец раскрыть тайну темной материи

Ученые из Университета Тохоку предложили новый метод повышения чувствительности квантовых сенсоров для поиска тёмной материи путём создания оптимизированных сетей из сверхпроводящих кубитов. Эти кубиты, обычно используемые в квантовых компьютерах, при сверхнизких температурах действуют как сверхчувствительные детекторы. Исследователи экспериментально проверили различные конфигурации сетей (кольцевые, линейные, звездообразные и полностью связанные) с использованием 4 и 9 кубитов, применяя вариационную квантовую метрологию и байесовскую оценку для настройки квантовых состояний и подавления шума.

Оптимизированные сети продемонстрировали стабильно более высокую чувствительность по сравнению с традиционными методами, даже в условиях реалистичного шума. Это указывает на возможность практической реализации метода на существующих квантовых устройствах. Как объяснил ведущий автор исследования доктор Ле Бин Хо, структура сети играет ключевую роль в усилении чувствительности, позволяя обнаруживать сверхслабые сигналы, которые могут быть «отпечатками» тёмной материи — загадочной субстанции, составляющей большую часть материи во Вселенной, но не поддающейся прямому наблюдению.

Потенциальное применение этой технологии выходит далеко за рамки физики элементарных частиц. Разработка может революционизировать такие области, как квантовый радар, обнаружение гравитационных волн, прецизионное хронометрирование, улучшение точности GPS, повышение разрешения МРТ-снимков мозга и даже обнаружение подземных структур. В дальнейшем команда планирует масштабировать метод для более крупных сетей и повысить их устойчивость к шуму.