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
Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств

Общество должно разрешить мужчинам быть слабыми

Esquire
Груз платформы Груз платформы

Павел Дуров: бизнесмен, который бросил вызов мировому господству доллара

Forbes
Фитнес без движения: как наш мозг сжигает много лишних калорий Фитнес без движения: как наш мозг сжигает много лишних калорий

Для сжигания калорий вовсе не обязательно пыхтеть на беговой дорожке

Популярная механика
Чернобыльское досье КГБ Чернобыльское досье КГБ

Украинская власть за последние годы рассекретила огромный массив документов КГБ

Дилетант
«Это возможно, просто очень дорого»: как ММА вернется на ТВ раньше других видов спорта «Это возможно, просто очень дорого»: как ММА вернется на ТВ раньше других видов спорта

Главный ММА-промоушен намерен провести три турнира за неделю

Forbes
Побеждённая зараза Побеждённая зараза

Натуральная оспа — первая и единственная болезнь, которую удалось ликвидировать

Дилетант
5 простых способов прокачать свой кофе витаминами и антиоксидантами (и это будет вкусно) 5 простых способов прокачать свой кофе витаминами и антиоксидантами (и это будет вкусно)

Как получить от кофе не только энергию, но и массу пользы

Playboy
Вся чешусь и падаю без сил: как твое тело реагирует на токсичные отношения Вся чешусь и падаю без сил: как твое тело реагирует на токсичные отношения

Токсичные отношения действуют не только на психику, но и на тело тоже

Cosmopolitan
Как пережить разлуку с семьей из-за закрытия границ Как пережить разлуку с семьей из-за закрытия границ

Как наименее болезненно пережить период разлуки с близкими?

Psychologies
Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6 Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6

Знакомимся с новым американским кроссовером на африканских дорогах

РБК
Сибирь назвали центром происхождения многобугорчатых Сибирь назвали центром происхождения многобугорчатых

Таштыкию новую и тагарию древнюю нашли под Красноярском

N+1
Вся правда о глютене: мифы и факты Вся правда о глютене: мифы и факты

Что это за таинственное вещество, которое так испугало мировую общественность?

Популярная механика
Как работает сила воли Как работает сила воли

Важные научные исследования, которые меняют наше представление о силе воли

Esquire
Зрим в корень! Зрим в корень!

Дизайнер интерьера Анастасия Комарова делится секретами сервировки стола

SALON-Interior
«Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли «Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли

Отрывки из писем Эдуарда Лимонова графине Елены Щаповой де Карли

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
Алкогений: Сергей Есенин Алкогений: Сергей Есенин

Сергей Есенин был первым русским поэтом, павшим жертвой имиджа

Maxim
«Аттракцион щедрости на погибель стране»: как министр и его эксперт защищали бизнес от правительства «Аттракцион щедрости на погибель стране»: как министр и его эксперт защищали бизнес от правительства

Предложения группы либеральных экономистов по выходу из кризиса, раскритикованы

Forbes
Как индустрия киберспорта переживает период самоизоляции Как индустрия киберспорта переживает период самоизоляции

Как развиваются виртуальные соревнования и почему не стоит их игнорировать

GQ
Донорские стволовые клетки позволили новорожденному японцу дожить до пересадки печени Донорские стволовые клетки позволили новорожденному японцу дожить до пересадки печени

Первая в мире операция по пересадке клеток печени

N+1
Кавер-дуэт Queens: о стабильно «взрывных» песнях на любых корпоративах и раскрепощенных бюджетниках Кавер-дуэт Queens: о стабильно «взрывных» песнях на любых корпоративах и раскрепощенных бюджетниках

Интервью с солистками @girlsband.ru Татьяной и Анастасией

Playboy
Гигантские искусственные атомы обменялись возбуждениями через волновод Гигантские искусственные атомы обменялись возбуждениями через волновод

Из сверхпроводящих кубитов можно создать два гигантских искусственных атома

N+1
Кайф и трепет в кондитерском искусстве Кайф и трепет в кондитерском искусстве

Валерия Сидорова — шеф-кондитер ресторана White Rabbit

Bones
Космическую «корову» объяснили коллапсом массивной звезды Космическую «корову» объяснили коллапсом массивной звезды

Яркая и крупная вспышка AT2018cow могла появиться вследствие взрыва звезды

N+1
11 полезных применений пищевой соды в быту, о которых ты вряд ли догадывался 11 полезных применений пищевой соды в быту, о которых ты вряд ли догадывался

Порция простых лайфхаков с пищевой содой

Playboy
«С тобой так хорошо» и еще 10 фраз, которые важно говорить близким «С тобой так хорошо» и еще 10 фраз, которые важно говорить близким

Не секрет, что маленькие слова обладают огромной силой

Psychologies
Одна вокруг света в карантин. Отель трехуровневой защиты и вооруженный конвой в Пакистане Одна вокруг света в карантин. Отель трехуровневой защиты и вооруженный конвой в Пакистане

70-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Как развить интуицию: 7 эффективных способов Как развить интуицию: 7 эффективных способов

Как и любая другая способность, наша интуиция поддается тренировке

РБК
Кто боится Элизабет Мосс Кто боится Элизабет Мосс

Василий Корецкий о писательском хорроре «Ширли»

Weekend
Открыть в приложении