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
3 вопроса, которые превратят проблему в возможность 3 вопроса, которые превратят проблему в возможность

Как перестать вязнуть в этом болоте негатива

Psychologies
10 ляпов и ошибок из фантастических фильмов про космос 10 ляпов и ошибок из фантастических фильмов про космос

Хьюстон, у них проблемы!

Maxim
Как помойка станет парком Как помойка станет парком

Григорий Ревзин о городе будущего

Weekend
Судьба разведчика Судьба разведчика

Под покровом секретности на Урале в 1962 году случился международный скандал

Популярная механика
«Да нормальный я!»: что мешает нам обратиться к психиатру «Да нормальный я!»: что мешает нам обратиться к психиатру

С посещением психиатра до сих пор связано множество мифов и предубеждений

Psychologies
Жюльен Сандрель: Комната чудес Жюльен Сандрель: Комната чудес

Первая глава книги «Комната чудес» Жюльен Сандрель

СНОБ
Нейросеть научили определять черты «Большой пятерки» по лицу Нейросеть научили определять черты «Большой пятерки» по лицу

Этот алгоритм позволяет узнать черты характера человека по фото

N+1
Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка

С помощью этого гена можно определить, относится ли язык человека к тоновым

N+1
Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили в каталогах наблюдений крупную кольцеобразную галактику

N+1
Тонкий момент: 5 причин не покупать ультрабук Тонкий момент: 5 причин не покупать ультрабук

Несколько существенных недостатков модных ультрабуков

CHIP
«Битва экстрасенсов»: топ-7 самых странно одетых участников шоу «Битва экстрасенсов»: топ-7 самых странно одетых участников шоу

Собрали для тебя топ-7 главных стиляг программы «Битвы экстрасенсов»

Cosmopolitan
5 заданий по английскому для ваших детей, которые можно делать на смартфоне 5 заданий по английскому для ваших детей, которые можно делать на смартфоне

Задания на смартфоне, которые помогут вашему ребенку учить английский играючи

Psychologies
«Посмотрите, кто умер»: потерянное стихотворение Иосифа Бродского на смерть Элвиса Пресли «Посмотрите, кто умер»: потерянное стихотворение Иосифа Бродского на смерть Элвиса Пресли

Что необычного в этой копии стихотворения Иосифа Бродского?

Forbes
Кровавые распри, интриги, секс: 10 исторических костюмных сериалов на любой вкус Кровавые распри, интриги, секс: 10 исторических костюмных сериалов на любой вкус

Десять костюмных сериалов на любой вкус: из разных эпох и в разных жанрах

Esquire
5 вопросов к себе, прежде чем искать любовь на сайте знакомств 5 вопросов к себе, прежде чем искать любовь на сайте знакомств

Все ли мы готовы к онлайн-романам и что нам нужно знать, чтобы не разочароваться

Psychologies
Все не так и все не то: виновата «плохая» энергия? Все не так и все не то: виновата «плохая» энергия?

Негативная энергия может сказываться на здоровье

Psychologies
Что такое ментальный фитнес и зачем он нужен: 6 подсказок для новичков Что такое ментальный фитнес и зачем он нужен: 6 подсказок для новичков

Чтобы держать мозг в форме, можно заняться «ментальным фитнесом»

Playboy
Как за нами следят через наши гаджеты Как за нами следят через наши гаджеты

Добро пожаловать в мир, где все, что вы купите, будет использовано против вас

GQ
Комплекс упражнений для мам с малышом до 3-х лет в домашних условиях Комплекс упражнений для мам с малышом до 3-х лет в домашних условиях

Оптимальные упражнения для совместных фитнес-тренировок с маленьким ребенком

Мама и малыш
Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос

Странные вещи, отправленные в космос

Esquire
Почему человек спит: таинственный механизм Почему человек спит: таинственный механизм

Как мозг заставляет человека пролежать почти без движения семь и более часов?

Популярная механика
Диктор зло: как пропаганда на радио помогла осуществить геноцид в Руанде Диктор зло: как пропаганда на радио помогла осуществить геноцид в Руанде

Как пропаганда помогла убить за 100 дней от 500 тысяч до 1 миллиона человек

Esquire
Программа на восстановление Программа на восстановление

Как восстановить потерянный бьюти-баланс?

Здоровье
Вино: ценители и почитатели среди писателей Вино: ценители и почитатели среди писателей

Художники задались вопросом: какие напитки предпочитали писатели?

СНОБ
Не буди зверя! 9 фраз, которые помогут избежать любого конфликта Не буди зверя! 9 фраз, которые помогут избежать любого конфликта

Эти фразы особенно актуальны на карантине, когда чувства и эмоции на пределе

Cosmopolitan
Несторианство: не «Богородица», а «Христородица» Несторианство: не «Богородица», а «Христородица»

Арианские распри утихли, но появились новые — о Боге-Сыне в человеке Иисусе

Weekend
Рынoк на $9 млрд: почему люди вкладывают деньги в дома престарелых Рынoк на $9 млрд: почему люди вкладывают деньги в дома престарелых

Инвестиции в недвижимость для пожилых людей в Европе можно назвать удачными

Forbes
Читай по лицу Читай по лицу

Гладкая кожа и приятное расслабление — все это эффекты массажа гуаша

Vogue
Virgin Orbit впервые запустила ракету-носитель LauncherOne с самолета Virgin Orbit впервые запустила ракету-носитель LauncherOne с самолета

Компания Virgin Orbit впервые запустила ракету-носитель LauncherOne

N+1
Открыть в приложении