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
Тюрьма как доходное место Тюрьма как доходное место

Тюрьма, по образцу которой впоследствии создавались тюрьмы по всему миру

Дилетант
Благодаря пандемии первые летающие машины появятся в воздухе уже в этом году Благодаря пандемии первые летающие машины появятся в воздухе уже в этом году

Узнайте историю Hoversurf – стартапа из России, вступившего в схватку с Airbus

GQ
Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни

Самые неловкие истории из жизни пользователей рунета

Esquire
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
«Я заработал 173%»: как инвесторы смогли получить прибыль от отрицательных цен на нефть «Я заработал 173%»: как инвесторы смогли получить прибыль от отрицательных цен на нефть

Кто и как смог заработать на рекордном падении нефтяных цен

Forbes
Диета «Плоский живот» Диета «Плоский живот»

Особый режим питания для тех, кто хочет вернуть плоский пресс

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

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

Weekend
На чем ездила ГАИ в СССР. Все самые необычные автомобили На чем ездила ГАИ в СССР. Все самые необычные автомобили

Автомобили, на которых ездили сотрудники ГАИ во времена СССР

РБК
Города героев Города героев

Города, которые за отвагу и мужество удостоились почетных званий

Лиза
10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин 10 продуктов, снижающих «плохой» холестерин

Эти суперфуды помогут справиться с повышенным уровнем холестерина

Cosmopolitan
Почему нам так трудно вычислять лжецов Почему нам так трудно вычислять лжецов

Многие думают, что вполне способны отличить правду от лжи

Psychologies
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
Рождение разнояйцевых близнецов назвали побочным продуктом эволюционной стратегии Рождение разнояйцевых близнецов назвали побочным продуктом эволюционной стратегии

Женщинам выгоднее овулировать один раз за цикл в молодости

N+1
Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года

От чего зависят валютные курсы, надолго ли доллар останется главной валютой мира

Forbes
Окончательная победа США: как Россия безнадежно отстала от Америки в космической гонке Окончательная победа США: как Россия безнадежно отстала от Америки в космической гонке

Запуск Crew Dragon знаменует начало века Pax Americana в космосе

Forbes
«Писал зубами крестьянин Григорий Журавлёв…» «Писал зубами крестьянин Григорий Журавлёв…»

История удивительного самарского иконописца Григория Журавлёва

Дилетант
Патриарх Иван Ильич, крепостная Брежнева и императрица Катюша Патриарх Иван Ильич, крепостная Брежнева и императрица Катюша

Сергей Ходнев о приключениях русских фамилий и обстоятельств в сериале «Великая»

Weekend
Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось? Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось?

Обновления медиасистемы по воздуху, более удобная посадка и другие нововведения

РБК
Танки слабые и всемогущие: поражения и триумфы Великой Отечественной Танки слабые и всемогущие: поражения и триумфы Великой Отечественной

На войне количество не стало качеством

Популярная механика
Nissan Ariya. Бесконечный японский футуризм Nissan Ariya. Бесконечный японский футуризм

В концепте Ariya компания Nissan сосредоточила весь набор технологий будущего

4x4 Club
Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой» Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой»

Юбилей Победы Россия встречает в странных обстоятельствах

СНОБ
Как принять свои страх и злость: шпаргалка для родителей Как принять свои страх и злость: шпаргалка для родителей

Как научиться принимать свои чувства и сопереживать себе

Psychologies
«Это ловушка для водителей». Штрафы за среднюю скорость пропишут в КоАП «Это ловушка для водителей». Штрафы за среднюю скорость пропишут в КоАП

Минюсту предложили добавить в КоАП штрафы за превышение средней скорости

РБК
Ученые успешно воспроизвели аспекты теории перспектив Ученые успешно воспроизвели аспекты теории перспектив

Теорию перспектив из работы Канемана и Тверски удалось применить на практике

N+1
Гости из других миров: как получить образцы с межзвездных объектов Гости из других миров: как получить образцы с межзвездных объектов

Проект по добыче образцов грунта с комет и астероидов получил финансирование

Популярная механика
Брейте наголо. Как живут в секте, где детей разлучают с родителями Брейте наголо. Как живут в секте, где детей разлучают с родителями

Селена Уиттман рассказала о детстве в коммуне «Синанон», куда ее привела мать

Forbes
В России создан сверхпрочный бетон, способный проводить электричество В России создан сверхпрочный бетон, способный проводить электричество

Инженеры разработали карбоновый бетон, способный проводить электричество

Популярная механика
Масло масляное: зачем нужны гидрофильные очищающие средства Масло масляное: зачем нужны гидрофильные очищающие средства

Что же такое гидрофильные масла и всем ли они нужны?

Psychologies
Домашняя работа: что полезного для здоровья можно сделать на самоизоляции Домашняя работа: что полезного для здоровья можно сделать на самоизоляции

Несколько действенных способов выйти из карантина в отличном состоянии

Esquire
Открыть в приложении