布里斯托大學(xué)的研究人員通過將機(jī)器學(xué)習(xí)與量子傳感器相結(jié)合，在室溫下以極高的靈敏度檢測(cè)磁場(chǎng)方面已經(jīng)達(dá)到了新的高度。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《 Physical Review X》上，可能會(huì)導(dǎo)致新一代的MRI掃描儀使用磁場(chǎng)和無線電波產(chǎn)生人體內(nèi)部的詳細(xì)圖像，以及在生物學(xué)和材料科學(xué)中的進(jìn)一步潛在用途。

這些發(fā)現(xiàn)是通過結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)(量子計(jì)算機(jī)可以像人類和動(dòng)物一樣自然地適應(yīng)并學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn))和量子感測(cè)設(shè)備的組合而獲得的。

該圖顯示了鉆石中氮空位中心的電子自旋，以及科學(xué)家在此實(shí)驗(yàn)演示中使用的機(jī)器學(xué)習(xí)協(xié)議的主要步驟。

布里斯托大學(xué)的 量子工程與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(QETLabs)的研究人員與烏爾姆大學(xué) 和微軟的量子光學(xué)研究所合作 ，已經(jīng)在基于氮的電子自旋中使用了基于量子自旋的量子傳感器，證明了這一點(diǎn)。鉆石中的空缺(NV)中心。

氮空位(NV)中心是可以在鉆石中發(fā)現(xiàn)或產(chǎn)生的原子缺陷。它們?cè)试S一個(gè)人與單個(gè)電子相互作用，而單個(gè)電子又可以用于感應(yīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)。它們獨(dú)特的高空間分辨率和靈敏度組合使人們對(duì)監(jiān)視單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)并將其映射到納米級(jí)的場(chǎng)景進(jìn)行了研究。然而，這種納米級(jí)核磁共振應(yīng)用受到在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置中在室溫下可獲得的光學(xué)讀數(shù)的噪聲的限制。

布里斯托大學(xué)的首席研究員Anthony Laing博士說：“我們希望我們的技術(shù)的部署能夠在新一代傳感實(shí)驗(yàn)中解鎖未探索的機(jī)制，其中實(shí)時(shí)跟蹤和增強(qiáng)的靈敏度是探索納米級(jí)現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。”

布里斯托大學(xué)量子光子學(xué)中心研究助理Raffaele Santagati博士說：“在這里，我們展示了機(jī)器學(xué)習(xí)如何幫助克服這些局限性，以通常為低溫傳感器保留的靈敏度來精確地跟蹤室溫下的波動(dòng)磁場(chǎng)。”

合著者Antonio Gentile說：“在我們的論文中，我們展示了貝葉斯推理方法如何從自然噪聲數(shù)據(jù)中成功學(xué)習(xí)磁場(chǎng)和其他物理重要量。這使我們能夠以先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理為代價(jià)來放松數(shù)據(jù)讀取過程的復(fù)雜性。”

鉆石瑕疵中發(fā)現(xiàn)的氮空位中心已經(jīng)用于證明其感應(yīng)能力，但噪音和有害相互作用會(huì)限制其在現(xiàn)實(shí)世界中的適用性。。這項(xiàng)工作中提出的結(jié)果表明了如何克服這些局限性。

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