Квантовые технологии обладают огромным потенциалом

N+1Наука

Связать и измерить

Михаил Перельштейн, физик

Установка для измерения позиции объекта, которая использует только оптическую когерентность. Фото: Н. С. Кирсанов / Лаборатории Физики Квантовых Информационных Технологий, МФТИ, 2019

Физики из МФТИ вместе с коллегами из США собрали установку, которая позволяет проводить точные оптические измерения с помощью методов квантовой метрологии. Этот подход позволяет получить высокую точность, не прибегая при этом к дорогим и сложным трюкам, которые, например, используются в детекторах гравитационных волн LIGO. Один из авторов вышедшей сегодня статьи — постоянный автор N + 1 Михаил Перельштейн — рассказывает о том, что такое квантовая метрология, какие методы используются для высокоточных измерений и в чем особенность разработанной им и его коллегами оптической схемы.

Квантовые технологии обладают огромным потенциалом — за последние несколько лет мы убедились, что будущее многих областей науки зависит от их прогресса. После того как в 1994 году Питер Шор изобрел квантовый алгоритм разложения больших чисел на множители, который решает задачу экспоненциально быстрее любого классического алгоритма, появилось множество квантовых решений, нацеленных на классически трудноразрешимые задачи. Некоторые из таких решений были реализованы экспериментально с использованием современных многокубитных квантовых компьютеров. Недавно коллаборация Google показала квантовое превосходство на 53-кубитном сверхпроводящем процесоре в решении задачи эмуляции случайных квантовых цепей.

Другой тип задач, для решения которых можно использовать квантовые ресурсы, — это повышение точности измерений. Новые открытия нередко делаются благодаря новым высокоточным приборам: телескопы помогают астрономам глубже заглянуть в космос, биологи все точнее видят микромир с помощью новых микроскопов, а археологам нужны масс-спектрометры для определения возраста ископаемых. Пределы точности измерений замедляют прогресс во многих областях науки, от микрофизики до медицины. Тут и вступает в дело квантовая метрология, наука об измерениях, использующих квантовые ресурсы — она способна решить множество современных проблем.

Квантовая механика накладывает ограничения на точность измерений, которые выражаются в принципе неопределенности Гейзенберга. Для измерений этот принцип оборачивается тем, что точность растет линейно со временем измерения. Классические методы измерения этих пределов обычно не достигают из-за шума: согласно центральной предельной теореме, точность растет как корень из времени измерения. Однако гейзенберговская точность — то есть квадратичное ускорение по сравнению с классикой — может быть достигнута с помощью квантовых трюков, таких как сжатие и запутывание. Но поддерживать запутанность большой системы экспериментально трудно — на сегодняшний день удалось запутать лишь несколько десятков кубитов, а создание сжатого света требует сложных нелинейных элементов, таких как нелинейные оптические кристаллы или параметрические осцилляторы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Главные коллекции XXI века Главные коллекции XXI века

Коллекции, которые могли бы войти в учебник истории моды XXI века

Weekend
Черные грибы Чернобыля Черные грибы Чернобыля

Жизнь способна укротить даже смертоносную радиацию и использовать ее во благо

Популярная механика
«Баланс — всего лишь ошибочная метафора». Как сохранить здравый ум, работая дома «Баланс — всего лишь ошибочная метафора». Как сохранить здравый ум, работая дома

Отрывок из книги «HBR Guide. Жизненный баланс»

Forbes
Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века

Самые страшные заболевания в истории

Maxim
«Старые рецепты работать не будут» «Старые рецепты работать не будут»

Можно ли выйти из экономического шторма, ничего не изменив

Огонёк
Не в бровь, а в зад: тест-драйв травматического оружия Не в бровь, а в зад: тест-драйв травматического оружия

Хватит ли травматического оружия, чтобы отбиться от хулиганов?

Популярная механика
«Нужно избегать жить надеждами» «Нужно избегать жить надеждами»

Актриса Сальма Хайек — о том, как стать супергероиней в 53 года

Огонёк
Почему так много начальников, принимающих необдуманные решения? Почему так много начальников, принимающих необдуманные решения?

Даниил Терентьев — о том, как руководители перестают слышать голос разума

Reminder
«Чандра» увидела «сверхсветовой» джет в двойной системе «Чандра» увидела «сверхсветовой» джет в двойной системе

Благодаря телескопу «Чандра» мы можем больше узнать о движении плазмы в космосе

N+1
Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет

Иногда выезд на встречку не считается нарушением

РБК
Что будет с астронавтами, если в космосе что-то пойдет не так? Что будет с астронавтами, если в космосе что-то пойдет не так?

Астронавтам ничего не угрожает, ведь люди Илона Маска все предусмотрели

GQ
5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать 5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать

Пять книг, которые помогут вам открыть новые области в мире искусства

Esquire
Механики объяснили необязательность лесов при строительстве восьмиугольных куполов Механики объяснили необязательность лесов при строительстве восьмиугольных куполов

Как итальянским зодчим удавалось возводить купола без строительных лесов

N+1
«Почему Илон Маск не чудак»: первое интервью создателя Tesla и SpaceX журналу Forbes «Почему Илон Маск не чудак»: первое интервью создателя Tesla и SpaceX журналу Forbes

Первая статья Forbes об Илоне Маске — в ней он еще далеко не визионер

Forbes
Список лучших американских комедий всех времен (и они незабываемые) Список лучших американских комедий всех времен (и они незабываемые)

Американские комедии, которые прошли проверку временем

Playboy
Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать

Для долгой работы коробок в «автоматах» нужно регулярно менять масло

РБК
7 растений, которые нужно удобрять яичной скорлупой 7 растений, которые нужно удобрять яичной скорлупой

Не все домашние и садовые растения предпочитают яичную скорлупу

Cosmopolitan
Дневник бортинженера Международной космической станции Дневник бортинженера Международной космической станции

Почему липучка — главный друг астронавта, а тортилья — главная еда?

Esquire
Ценности, границы и страхи: руководство для пар, где оба партнера делают карьеру Ценности, границы и страхи: руководство для пар, где оба партнера делают карьеру

Отрывок из книги Дженнифер Петрильери «Отношения, которые работают»

Forbes
Перенос контактов с iPhone на Android: 5 способов Перенос контактов с iPhone на Android: 5 способов

Как перенести контакты с iPhone на Android?

CHIP
На ближайшем к Земле коричневом карлике нашли облачные слои На ближайшем к Земле коричневом карлике нашли облачные слои

На коричневом карлике Luhman 16A существуют облачные слои, схожие с юпитерскими

N+1
Не в деньгах счастье: олигархи, которые покончили с собой, от Босова до Уилсона Не в деньгах счастье: олигархи, которые покончили с собой, от Босова до Уилсона

Даже управляя бизнес-империями, можно быть совершенно несчастным

Cosmopolitan
Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами? Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами?

Что такое виктимология и поможет ли её изучение женщине не стать жертвой насилия

Cosmopolitan
Почему девочки мечтают о дне свадьбы? Почему девочки мечтают о дне свадьбы?

Лет с пяти некоторые девочки начинают планировать, какой будет их свадьба

Psychologies
24 общеупотребительных слова, которые на самом деле являются торговыми марками 24 общеупотребительных слова, которые на самом деле являются торговыми марками

История названий брендов, которые превратились в часть нашей повседневной жизни

Esquire
Как развить интуицию: 7 эффективных способов Как развить интуицию: 7 эффективных способов

Как и любая другая способность, наша интуиция поддается тренировке

РБК
Мордашову только спросить: миллиардер решил запустить медиа о здоровье Мордашову только спросить: миллиардер решил запустить медиа о здоровье

Алексей Мордашов намерен запустить медиа о медицине и здоровом образе жизни

Forbes
Апсайклинг по-королевски: как английский бренд By Walid создает одежду из тканей XIX века Апсайклинг по-королевски: как английский бренд By Walid создает одежду из тканей XIX века

Бренд By Walid должен заинтересовать любого коллекционера нетривиальных вещей

GQ
Удобная статья: как расправляются с неугодными журналистами и блогерами Удобная статья: как расправляются с неугодными журналистами и блогерами

Обвинения в вымогательстве — все более популярный способ преследования

Forbes
Открыть в приложении