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
Правила жизни Алексея Балабанова Правила жизни Алексея Балабанова

Правила жизни режиссера фильмов «Брат» и «Брат 2»

Esquire
Неон-киллер Неон-киллер

Евгения Крегжде поразила нас в самое сердце

Maxim
На На

История долгого и счастливого брака Леонида Ярмольника и его жены Оксаны

Cosmopolitan
Третий путь атомной энергетики Третий путь атомной энергетики

В Курчатовском институте завершается модернизация токамака Т-15

Популярная механика
Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel

Ошибки в фильмах дают повод пересмотреть их еще раз

Maxim
Карен Уайт: Ночь, когда огни погасли Карен Уайт: Ночь, когда огни погасли

Отрывок из романа Карен Уайт «Ночь, когда огни погасли»

СНОБ
Иван Грозный и его отряд дрессированных киллеров Иван Грозный и его отряд дрессированных киллеров

Опричники — грозные слуги Ивана Грозного

Maxim
Заголовок на 43 млрд: как может развиваться история иска «Роснефти» к РБК Заголовок на 43 млрд: как может развиваться история иска «Роснефти» к РБК

«Роснефть» подала к РБК иск на рекордную сумму 43 млрд рублей

Forbes
Роман Певзнер Роман Певзнер

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

Собака.ru
Лучшие друзья девушек и инвестбанкиров: стоит ли вкладывать деньги в предметы роскоши в кризис Лучшие друзья девушек и инвестбанкиров: стоит ли вкладывать деньги в предметы роскоши в кризис

Стоит ли прямо сейчас вкладываться в драгоценности или винтажные часы?

Forbes
#инструктаж: как правильно питаться на карантине #инструктаж: как правильно питаться на карантине

Как перестать много есть и начать готовить дома полезные блюда

РБК
Трихолог — о способах борьбы с выпадением волос Трихолог — о способах борьбы с выпадением волос

Как справиться с облысением?

РБК
Львиная доля Львиная доля

Анатолий Цой — о том, каково быть в шкуре Льва

OK!
Сценарии возвратившегося времени Сценарии возвратившегося времени

Максим Семеляк о фильмах Нусинова и Лунгина как зеркале сегодняшней жизни

Weekend
Особы тяжкие Особы тяжкие

Спустя 13 лет крепкой дружбы Брайан Крэнстон и Аарон Пол все еще вместе

Esquire
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
От дьяволицы до королевы: всё о прямолинейной и талантливой Кейт Бланшетт От дьяволицы до королевы: всё о прямолинейной и талантливой Кейт Бланшетт

Вспоминаем интересные детали биографии Кейт Бланшетт

Cosmopolitan
Михаил Агранович. Милые, дорогие, любимые Михаил Агранович. Милые, дорогие, любимые

После съемок мы с Лидой не расставались

Караван историй
«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
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
Как сказать «нет» и не испортить отношения Как сказать «нет» и не испортить отношения

Как мягко, но эффективно защитить свои интересы?

Psychologies
«Брэду Питту мы уже написали»: как инстаграм «Сказки на дому» за месяц превратился в международный проект с инвесторами «Брэду Питту мы уже написали»: как инстаграм «Сказки на дому» за месяц превратился в международный проект с инвесторами

Создатель «Сказки на дому» — о том, как искал команду, деньги и чтецов

Forbes
Русская чайная машина братьев Баташевых Русская чайная машина братьев Баташевых

В 1909 году Тулу взбаламутили слухи о проезде через город императорской семьи

Караван историй
Роман Кумар Виас: Как пандемия изменит наши привычки Роман Кумар Виас: Как пандемия изменит наши привычки

Насколько сильно поменяется наша жизнь после карантина?

СНОБ
Как крупнейший производитель игрушек намерен снизить издержки с помощью картошки и кукурузы Как крупнейший производитель игрушек намерен снизить издержки с помощью картошки и кукурузы

Новое увлечение миллиардера Фрэнсиса Чой Чи-Мина — биопластик из крахмала

Forbes

Армия Кравченко должна была стать главной ударной силой в наступлении на Вену

Популярная механика
Татьяна Бурцева: В темной комнате включите свет! Как вывести из депрессии сотрудников на удаленке Татьяна Бурцева: В темной комнате включите свет! Как вывести из депрессии сотрудников на удаленке

Как спасать компанию, если сотрудники где-то в виртуальном пространстве?

СНОБ
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
Использование грунтовых вод поставило 200 миллионов людей перед угрозой отравления мышьяком Использование грунтовых вод поставило 200 миллионов людей перед угрозой отравления мышьяком

Почти все люди из группы риска отравления мышьяком — жители юга и востока Азии

N+1
Открыть в приложении