DARPA计划旨在延长量子系统的生命周期
无论是激发的电子在一个灯泡或原子钟的原子的振动频率发射光子，量子现象是自然界的基本方面，同时当前和未来的技术基础。随着传感器和设备性能的不断提高和基本极限的接近，情况尤其如此。在量子力学领域，控制量子现象是一个日益重要的挑战。高精度的原子钟可以在GPS环境下导航和通信，即使在GPS被拒绝的环境中也能实现计时。基于量子比特或量子比特的计算，可以代表一个、零或一个零和一个相干的线性组合，可以为新的计算开辟道路。但是有麻烦了。量子传感器和器件的性能和可靠性取决于底层量子态保持相干的时间长度。如果你等得够久，与环境的互动将使国家的行为像一个传统的古典系统。在许多情况下，这个时间明显短。DARPA着眼于实用的量子器件和体积小巧的传感器，将目光瞄准了能够极大地延长量子系统相干性的协议。
DARPA国防科学办公室（DSO）今天宣布了一项新的研究计划，驱动和非平衡态的量子系统（drinqs）调查最近在量子研究范式的转变，认为周期性驱动系统的平衡稳定的一致性。
“一个简单的驱动不平衡增加其稳定性的概念插画是一个制作扫帚站起来倒在手掌你的手或在一个指尖的众所周知的伎俩，说：” ；ALE lukaszew，DARPA的项目经理。“如果你还握着你的手，扫帚就会不稳，很快就会掉下来。”。但是如果你通过周期性地移动你的手来把扫帚从平衡中推出来，你可以使扫帚非常稳定，所以它可以保持直立。
量子相干态是相对短暂的，因为量子粒子对周围环境极其敏感，很快就变得不稳定，由于环境中的微小变化或其他干扰，它们失去了可预测且容易测量的量子特性。
“在一个量子状态的原子和次原子粒子并不总是与其他粒子一样，目前需要特殊的隔离环境中无热、电磁、或其他的干扰会使他们失去他们的连贯性，”Lukaszew说。这就是为什么世界上最好的精密计时原子钟，DARPA在其他程序中处于领先地位，需要特殊的实验室环境来隔离单个原子。这包括通过冷却原子到接近绝对零度的温度来减慢原子的速度，并用激光形成晶格结构，使冷却的原子可以安静地休息，不受邻居的干扰，就像纸箱里的鸡蛋一样。
“如果我们能引进一个周期驱动使颗粒包装在一起的小空间的室温，同时仍然保持量子相干性，我们也许能够再现最好的传感器的性能，如原子钟、磁强计、小和强大的设备用于军事用途的，”Lukaszew说。
新方案将建立协同的理论家和实验团队来驱动量子系统由大量粒子的新方法。这些小组将负责开发新的协议，以稳定驱动系统中的相干性，并证明至少达到10倍，可能是100倍，比量子相干的标准极限提高的原理概念的证明。
“极为精确的原子为基础的时间测量的一个令人兴奋的潜在应用是测量引力场，可在隧道和洞穴的检测是非常有用的，”Lukaszew说。“原则上说，现有的原子钟能精确地保持时间，在几英尺的距离上测量引力场的差异，但测量过程可能需要数周时间。如果我们能设计出一个系统，它不会失去一致性，而且速度很快，我们可能会在半小时内做出同样的测量。”