Sensorer bygget på kvanteprincipper er ofte bedre end deres klassiske slægtninge til at måle elektriske eller magnetiske felter eller måle størrelser som temperatur eller tryk. Der er dog den udfordring, at de kvanteeffekter, der giver kvantesensorer deres høje følsomhed, meget let bliver forstyrret af støj fra omgivelserne.

Denne støj kan gøre kvantesensorernes målinger unøjagtige, og derfor er der formuleret såkaldte QEC-protokoller (QEC står for Quantum Error Correction), der eliminerer støjen på hvert trin af måleprocessen. Det kan sammenlignes med konstant at korrigere kursen for et skib, som sejler gennem uroligt hav.

Forskere fra ETH Zürich i Schweitz og Massachusetts Institute of Technology i USA har dog nu i tidsskriftet Physical Review Letters vist, at disse korrektioner med QEC-protokoller i sig selv kommer med en pris, der i værste fald kan gøre målingerne upålidelige. Forskerne har konkret studeret et eksempel, som involverer implementeringen af en QEC-protokol i en procedure for at måle et elektromagnetisk signal ved at bruge et system af mange identiske kvantebits (qubits), men de demonstrerer samtidig i artiklen, at deres resultater vil gælde generelt for kvantesensorer. Forskerne fandt, at implementeringen af QED-protokollen gav anledning til en systematisk bias i sensorens udlæsninger, som betyder, at alle sensorens udlæsningerne vil være noget upræcise og måske endda urealistiske. Yderligere vil denne bias kunne lede til overoptimistiske estimater for det minimale signal, sensoren i udgangspunktet er i stand til at måle.

Forskerholdet kommer også med forslag til, hvordan denne sideeffekt kan afhjælpes – nemlig ved at tage højde for den QEC-inducerede bias fra start. Hvis man har fuld information om, hvor hurtigt korrektionerne med QEC foregår, og hvor stærk støjen er i det system, man måler på, kan man bestemme størrelsen på fejlen og på den måde lave en slags rekalibrering af sensoren.

CRK, Kilde: Physics World / Phys. Rev. Lett. 128, 140503