量子纠错辅助下的CMOS自旋量子比特阵列轴子搜索

基于固态自旋量子比特的轴子及轴子类暗物质搜索,从根本上受到强纵向退相干的限制,这种退相干会迅速抑制纠缠带来的灵敏度增益。本文证明,通过减轻这一主导噪声源,量子纠错(QEC)能够在实际的半导体自旋量子比特平台上显著提升轴子搜索灵敏度。通过将最优选择的重复码QEC与逻辑GHZ块纠缠相结合,该团队推导出了量子Fisher信息的闭式表达式,该表达式明确纳入了轴子场的有限相干时间。该团队的分析表明,适中的QEC循环频率足以显著降低有效退相干速率,从而恢复一个宽广的参数区间,使得纠缠增强型传感能够超越标准量子极限。将这些结果投影到CMOS兼容器件参数上,该团队发现QEC保护的纠缠传感能够重振原本无法实现的量子优势,使得对轴子-电子耦合常数 \(g_{ae}\) 的灵敏度提升达到数量级。这些结果为利用QEC提升量子比特阵列搜索标准模型外物理的能力,开辟了一条实用且理论可控的途径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-17 13:59

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