在费米国家加速器实验室的地下深处，有一个全新的量子传感器和计算研究中心，名为“安静”，而在地面上100米的地方，有一个名为“LOUD”的孪生中心。
量子研究基础设施是美国首批投入使用的同类设施之一。“安静”和“大声”将允许用量子传感器进行受控实验，直接比较宇宙射线干扰显著减少的环境和地球表面的环境。
存储在量子位中的量子信息是脆弱的:来自环境的相互作用会导致量子态退相干，最终坍缩成单一状态。由于超导量子比特受到宇宙射线和相关高能粒子(如μ介子)的负面影响，因此了解这对这些精密设备的影响至关重要。
所获得的知识可以使研究人员更好地操纵和保护量子态，甚至有助于进一步的应用，包括探测暗物质。
“当这些高能粒子之一——x射线、伽马射线或另一种宇宙射线——击中你的量子位时，它会抹去所有的信息，这并不奇怪，”费米实验室的科学家Aaron Chou说，他是量子科学中心(总部位于能源部橡树岭国家实验室)发现科学量子设备和传感器项目的负责人。费米实验室是QSC的创始合伙人之一。
由于这种干扰，量子芯片上的信息可以在几分之一秒内被破坏，导致量子比特丢失信息。根据费米实验室科学家和QSC成员Daniel Baxter的说法，这将明显限制量子计算机的大规模计算。
巴克斯特说:“现在还不是问题，但我们将来会看到的。”“我们的目标是在我们到达那里之前解决它，因为我们知道这将是一个限制因素。如果我们提前解决这个问题，我们将为自己扫清通往量子计算之路的道路。”
QUIET的一个目标是了解伽马射线、x射线、μ子和β粒子对超导量子比特的影响之间的差异。
这些粒子在材料中的相互作用方式有很大的不同。例如，β粒子将与材料表面的原子相互作用，而μ子将通过，在更远的距离上沉积能量，并深入到材料中。然而，目前人们对这些粒子如何与超导量子比特相互作用的细微差别知之甚少。
利用QUIET来了解高能杂散粒子对超导量子比特的影响，可以让研究人员构建对辐射不那么敏感的新模型。
这项研究包括将在地表测试过的量子比特转移到地下——在那里介子和宇宙射线的通量要小得多——以确定它们的性能是如何变化的。潜在的新模型可能以两种方式之一工作:研究人员可以专注于屏蔽量子比特免受干扰，或者设计一开始就对干扰不敏感的设备。
或者，使用量子位作为传感器来制造对辐射超敏感的新探测器，也可能对探测暗物质有用。
目前，暗物质探测受到大多数技术的限制，仅对电子伏特尺度敏感，这表示当电子电荷通过一伏特的电位差加速时获得的能量。这些新的超灵敏量子传感器可以探测到eV以下的粒子，这可能使科学家们能够测试更广泛的暗物质理论模型。
Chou说:“使用超导量子比特的更灵敏的探测器，可以比eV尺度低一千多倍，将使我们能够探测到比当前暗物质实验中可能探测到的小得多的能量沉积。”
“这将使我们能够探测到质量较低的暗物质，因为它更容易探测到你被货运火车撞了，而不是被乒乓球撞了。”
QUIET是国家量子计划的一部分。它使用的地下空间最初是由费米实验室为中微子实验创建的。中微子束线在运行时是安全的，提供的空间可以用于其他实验。
巴克斯特说:“地下设施是费米实验室非常罕见和独特的东西，费米实验室正在利用这个地下空间进行尖端科学研究。”与其他地下空间相比，QUIET的便利性也引人注目。
“如果我坐在办公室里，我可以在10分钟内到达地下，”巴克斯特补充道。
世界各地的量子和暗物质科学家正在计划在深矿中建立类似的地下量子测试设施。例如，费米实验室超导量子材料和系统中心的科学家们已经开始在意大利格兰萨索山下的实验室里测试量子比特。虽然QUIET不够深入，但它的可访问性提供了很大的优势。
此外，其他国家实验室也有地下空间。QUIET可以减少99%的μ子通量，使科学家有机会利用这种易于获取的地下资源进行尖端科学研究。
“安静”号潜艇花了两年半的时间建造，目前正处于调试阶段，将在未来几个月内投入使用。科学家们已经安装并测试了一个稀释冰箱，这是超导量子比特部署所必需的。他们还建立了无线电频率电子设备，超导量子比特用它来控制和读出它们的量子态。
研究空间的许多独立组件，如冰箱和电子设备，都是商业物品，是为QUIET和LOUD购买的，以便进行直接的一对一比较。
QSC主管Travis Humble表示:“QUIET的首次亮相在幕后进行了大量工作。“这些努力包括为新建的洁净室安装专用冷冻水和电力，以及其他基础设施建设。”
巴克斯特说:“这是一个非常令人兴奋和快速发展的领域，新的研究不断涌现，改变了讨论，费米实验室是这样一个相关和高风险课题的主要参与者之一，这令人兴奋。”
