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
«Секретики»: советский андеграунд и размышления об изоляции «Секретики»: советский андеграунд и размышления об изоляции

О чем размышляли советские художники и почему это отзывается в нас

РБК
Путешествие на выходные: Русский Версаль Путешествие на выходные: Русский Версаль

Путешествие в прошлое

Seasons of life
Британец воссоздал в виртуальной реальности любимый бар. Он изучил основы 3D с нуля Британец воссоздал в виртуальной реальности любимый бар. Он изучил основы 3D с нуля

Тристан Кросс воссоздал в виртуальной реальности свой любимый паб

Esquire
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Том Харди бесконечно хорош в фильме «Капоне» Том Харди бесконечно хорош в фильме «Капоне»

Кроме Тома Харди фильм «Капоне», к сожалению, не отметился ничем

GQ
Двое в комнате Двое в комнате

Дарья Василькова спроектировала квартиру для друзей-рестораторов

AD
Анастасия Булгакова: «Главная задача управляющего — сделать так, чтобы всем было легко работать» Анастасия Булгакова: «Главная задача управляющего — сделать так, чтобы всем было легко работать»

Анастасия Булгакова — о процессах управления в ресторане

Bones
От Кегресса до От Кегресса до

Примеры, которые позволяют с гордостью говорить о машинах нашей страны

Популярная механика
Разговор с онкологом: правила продуктивного диалога Разговор с онкологом: правила продуктивного диалога

Самое главное в лечении тяжелого заболевания — найти общий язык со специалистом

Psychologies

Аналитик рассказывает об экономических пузырях, которые обрушили мировые рынки

Esquire
Создан новый инструмент для диагностики аутоиммунных заболеваний Создан новый инструмент для диагностики аутоиммунных заболеваний

Биосенсер не только измеряет концентрацию антител, но и определяет их активность

Популярная механика
Под знаком луны: Marine Serre – французский бренд, о котором стоит узнать Под знаком луны: Marine Serre – французский бренд, о котором стоит узнать

Француженка Марин Серр – один из дизайнеров нового поколения

GQ
Знают свое место Знают свое место

Как сделать ванную комнату и функциональной, и красивой

Grazia
Как ведут себя мужчины у косметолога и на маникюре Как ведут себя мужчины у косметолога и на маникюре

Среди клиентов косметологов прибавилось представителей противоположного пола

Psychologies
Твой личный шедевр Твой личный шедевр

Микротатуировки: за и против

Cosmopolitan
Итальянский извод кэмпа: Prada SS 11, Dolce & Gabbana SS 13, Gucci SS 16 Итальянский извод кэмпа: Prada SS 11, Dolce & Gabbana SS 13, Gucci SS 16

Главные коллекции XXI века. Проект Елены Стафьевой

Weekend
Роман Певзнер Роман Певзнер

Коммерческий директор «Буше» о том, как работают пекарни в карантин

Собака.ru
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
Декрет — это не курорт. Что не так с восприятием материнства обществом Декрет — это не курорт. Что не так с восприятием материнства обществом

Как найти общий язык с ребенком и баланс между вашими потребностями

Forbes
Мы совершенно случайно обнаружили очень страшный фильм ужасов на Netflix Мы совершенно случайно обнаружили очень страшный фильм ужасов на Netflix

Если вы любите хорроры, срочно отправляйтесь смотреть «Элай»

GQ
Как системы распознавания лиц справляются с масками Как системы распознавания лиц справляются с масками

Спойлер: если хотите скрыться от камер, лучше купите футболку с принтом

GQ
Лучшие фильмы про лето Лучшие фильмы про лето

Лучшие фильмы о лете согреют тебя в мороз, утешат в холода и вылечат в стужу

Maxim
Год без Победы. Как пандемия повлияет на память о войне Год без Победы. Как пандемия повлияет на память о войне

Впервые за два десятилетия, Красная площадь в Москве на 9 мая останется пустой

СНОБ
10 самых опасных бактерий 10 самых опасных бактерий

Бактерии бывают разными - как полезными, так и смертельно опасными

Популярная механика
Боевой раскрас? Как выглядят участницы реалити «Солдатки» на шоу и в жизни Боевой раскрас? Как выглядят участницы реалити «Солдатки» на шоу и в жизни

Героини реалити «Солдатки» рискнули всем, чтобы перевернуть свою жизнь

Cosmopolitan
Открытая натура Открытая натура

Загородный дом по дизайну Нелли Полежаевой

SALON-Interior
Кто зажег фитиль: что было со Вселенной до Большого взрыва Кто зажег фитиль: что было со Вселенной до Большого взрыва

Большой взрыв обычно считают началом всего того, что есть сегодня

Популярная механика
На личном опыте На личном опыте

Директор по развитию Geox Юлия Дютей о жизни и работе в новой реальности

Grazia
Улетели в историю: как SpaceX Илона Маска смогла обогнать «Роскосмос» так сильно и так быстро? Улетели в историю: как SpaceX Илона Маска смогла обогнать «Роскосмос» так сильно и так быстро?

Разбираемся, как запуск Crew Dragon может изменить всю космическую индустрию

Esquire
Открыть в приложении