众所周知，量子纠错可以提高量子传感器的性能。出乎意料的是，新的理论工作警告说这种方法也会产生不准确和误导性的结果，并且研究人员还演示了如何纠正这些缺点。

量子系统可以以与经典系统完全不同的方式相互作用，它也可以与周围的环境相互作用。在量子传感器中，能利用这些相互作用的特殊性来获得有关量子系统环境的特征信息——例如，它所浸入的磁场和电场的强度。至关重要的是，当这种装置适当地利用量子力学定律时，它的灵敏度甚至可以在原则上超越传统的经典技术。

不幸的是，量子传感器不仅对感兴趣的物理量非常敏感，而且它对噪声也非常敏感。抑制这些不需要的影响的一种方法是应用统称为量子纠错(QEC)的方案。这种方法引起了越来越多的关注，因为它可能会使实用的高精度量子传感器成为可能，这种传感器要比今天的应用范围还要广泛的多。

但是，正如瑞士国家科学基金会的Ambizione奖学金获得者、在量子电子研究所Jonathan Home小组工作的Florentin Reiter领导的研究团队现在所发现的那样，纠错量子传感在带来好处的同时也伴随着重大的潜在副作用。

他们发表在《物理评论快报》上的报告中描述了这一工作，他们的研究工作表明，在现实环境中QEC会扭曲量子传感器的输出，甚至可能会导致出现非物理的结果。但这并非一切都丢失了，研究人员还描述了如何恢复正确结果的方法。

在将QEC应用在量子传感时，随着传感器不断的获取有关目标量的信息，错误会被反复纠正。打个比方，想象一辆汽车不断偏离其行驶的车道中心。在理想的情况下，人们会通过漂移进行反向转向以纠正偏离。在量子传感的等效场景中，已经有研究表明，能通过恒定或非常频繁的纠错，可以完全抑制噪声带来的有害影响，至少在理论上是这样的。

但当驾驶员仅能在特定的时间点使用方向盘进行纠正时，情况就大不相同了。然后，正如经验所告诉我们的那样，我们必须对向前行驶和做出纠正动作的顺序进行微调。如果顺序无关紧要，则驾驶者可以在家中的车库简单地执行所有转向操作，然后自信地将脚踩在油门上。这种方法不起作用的原因是旋转和平移不是可交换的——即一种或另一种类型动作的执行顺序会改变结果。

对于量子传感器，它可能会出现与非通勤动作类似的情况，特别是对于“传感动作”和“错误动作”来说。前者由传感器的哈密顿算子来描述，后者是由误差算子来描述。现在，在苏黎世联邦理工学院与Reiter以及麻省理工学院(MIT)的合作者一起工作的博士研究员Ivan Rojkov发现，当错误与其随后进行的纠错之间存在延迟时，这种量子传感器的输出会出现系统偏差或“漂移”“。

根据延迟时间的长短，理想情况下应该仅有由哈密顿算子控制的量子系统的动力学会受到错误算子的干扰，从而受到污染。这导致的结果是，在延迟期间，与没有发生错误的情况相比，传感器通常只会获取较少的有关感兴趣量的信息(例如磁场或电场)。这些不同的信息获取速度会导致输出失真。

这种由QEC引起的偏差很重要。因为如果不了解这种偏差，那么对量子传感器可以检测到的最小信号的估计最终可能会过于乐观。对于能突破精度极限的实验来说，这种错误的估计尤其具有欺骗性。但该团队也提供了一条逃生路线来克服这种偏见。我们可以计算有限速率QEC引入的偏差量，并通过适当的措施在后处理中进行纠正，从而使传感器输出再次变得完美。此外，考虑到QEC会引起系统性变化，这有助于在测量之前设计理想的传感协议。

鉴于这项工作中确定的偏差现象会存在于各种常见的纠错量子传感方案中，该团队的这些结果将为调整从广泛范围内或量子传感器中获得的最高精度做出重要的贡献，并使它们能保持在实现产品交付的轨道上。这些量子传感器承诺能将我们带入到传统传感器无法探索的未知领域里。（编译:Qtech）