Forschende der Universität Innsbruck haben erfolgreich demonstriert, dass Quantensensoren selbst in stark verrauschten Umgebungen eine extrem hohe Genauigkeit beibehalten. Dies ist die erste experimentelle Validierung eines robusten Quantensensorik-Protokolls, das alle vergleichbaren klassischen Verfahren unter Rauschbedingungen übertrifft. Die in *Physical Review Letters* veröffentlichte Studie markiert einen wichtigen Schritt hin zur praktischen Anwendung der Quantensensorik.

Obwohl Quantensensoren eine beispiellose Messgenauigkeit versprechen, werden ihre Vorteile in realen, rauschdominierten Umgebungen oft beeinträchtigt. Ein Forschungsteam um Ben Langon vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck hat ein geeignetes Quantenfertigungsverfahren entwickelt, das den Sensor immun gegen Störrauschen macht und gleichzeitig die Zielsignale präzise erfasst. Im Experiment nutzte das Team ein elektrisches Feld, um drei Calciumionen zu immobilisieren. Dadurch entstand eine spezielle Quantenverschränkung, die es dem Sensor ermöglicht, unerwünschte Störungen zu ignorieren. Selbst bei schnell wechselndem magnetischem Rauschen, das stark genug ist, um alle Standardmessmethoden zu stören, behält dieser verschränkte Sensor seine Genauigkeit bei. „Selbst unter Rauschbedingungen, die weit über denen gängiger Methoden liegen, arbeitet unser Protokoll zur verschränkten Messung noch immer auf theoretisch optimalem Niveau“, sagte der leitende Experimentator James Bate. Die Studie ergab außerdem, dass die Quantenverstärkungsmethode nicht nur die Auswirkungen von Rauschen überwindet, sondern auch jede klassische oder nicht-verschränkte Strategie deutlich übertrifft. Dies ist die erste Realisierung der theoretisch optimalen Strategie zur Messung räumlich verteilter Felder mithilfe verschränkter Quantensensoren. Wolfgang Dürer erklärte: „Diese Methode benötigt deutlich weniger Ressourcen als Quantenfehlerkorrekturcodes und erzielt dennoch gleichwertige optimale Ergebnisse.“ Mit zunehmender Reife von Quantennetzwerken werden verteilte Quantensensoren zukünftig eine Schlüsselanwendung darstellen, und die Rauschunempfindlichkeit wird entscheidend sein. Diese Erkenntnisse unterstreichen das enorme Potenzial für den Aufbau von Quantensensornetzwerken, die in Laboren, Städten und sogar auf Kontinenten eingesetzt werden können und voraussichtlich in Zukunft zur Überwachung von Umweltveränderungen, zur Erforschung neuer physikalischer Phänomene oder zur Verbesserung ultrapräziser Messtechniken verwendet werden.

Weitere Informationen: Autoren: J. Bate et al., Titel: „Experimentelle verteilte Quantensensorik in verrauschten Umgebungen“, veröffentlicht in: Physical Review Letters (2025). Zeitschrifteninformationen: Physical Review Letters