量子计算位移传感

量子计算传感(QCS)通过融合量子传感与量子计算技术,从物理世界中提取与任务相关的信息。相较于传统量子传感获取原始信号后经经典后处理的替代方案,QCS原则上能在特定任务中获得精度优势。本研究团队报道了基于超导电路(包含与谐振腔耦合的量子比特)的量子计算位移传感(QCDS)实验验证。该工作聚焦二元分类传感任务,其目标是通过谐振腔单次传感后预测复数值位移的类别标签。有别于传统位移估计方法,该计算传感协议在传感前后采用参数化量子电路,利用量子处理直接判定二元类别标签,并将结果映射至量子比特的基态或激发态。仅需对量子比特实施单次测量即可直接输出预测结果。实验中实现了包含24个纠缠门和38个自由参数的量子电路,所有参数均通过计算机模拟训练优化。研究表明,增加电路深度能系统性提升表达能力和分类准确率。相较于采用传统量子传感进行位移估计后接经典后处理预测的对照组方案,该方案在实验中展现出显著的精度优势。针对特定任务,其分类准确率较最优传统方案高出15个百分点。该成果不仅验证了基于噪声超导硬件的量子计算传感可行性,更阐明了当目标转为估计信号属性或功能(而非信号本身)时,量子计算与量子传感的协同整合可显著提升系统性能。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-14 18:01

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