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
Фрэнсис Скотт Фицджеральд и Зельда Сейр. Ветреная муза писателя Фрэнсис Скотт Фицджеральд и Зельда Сейр. Ветреная муза писателя

Она была самая красивая и популярная, он – самый талантливый

Cosmopolitan
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Как отличить кэгэбешную «Волгу» от обычной Как отличить кэгэбешную «Волгу» от обычной

Пособие для иностранного шпиона в четырех шагах

Maxim
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
Заболеет ли доллар? Чем грозят вашим сбережениям деньги, «разбрасываемые с вертолета» в США Заболеет ли доллар? Чем грозят вашим сбережениям деньги, «разбрасываемые с вертолета» в США

Комплекс мер по стимулированию экономики США оценивается в $2 трлн долларов

Forbes
Правила жизни Джорджа Лукаса Правила жизни Джорджа Лукаса

Правила жизни знаменитого режиссера Джорджа Лукаса

Esquire
Рекламные манипуляции: как зарабатывают на инвестициях в часы, сумки и ювелирные изделия Рекламные манипуляции: как зарабатывают на инвестициях в часы, сумки и ювелирные изделия

В 2019 году объем продаж часов, сумок и ювелирных изделий превысил $1 млрд

Forbes
Астрономы зафиксировали возможный быстрый радиовсплеск от магнитара в Млечном Пути Астрономы зафиксировали возможный быстрый радиовсплеск от магнитара в Млечном Пути

Магнитар может стать самым близким к Земле источником быстрых радиовсплесков

N+1
Тайна космической невидимки: найдена ближайшая к Земле черная дыра Тайна космической невидимки: найдена ближайшая к Земле черная дыра

Обнаружена “тихая” черная дыра, которая не испускает рентгеновских лучей

Популярная механика
5 действительно чокнутых правителей 5 действительно чокнутых правителей

Их подданным, конечно, не повезло

Maxim
Что такое сильные решения и почему за риски полагается награда Что такое сильные решения и почему за риски полагается награда

Отрывок из книги о компаниях нового поколения —  «единорогах»

СНОБ
Главные коллекции XXI века Главные коллекции XXI века

Коллекции, которые могли бы войти в учебник истории моды XXI века

Weekend
Не мариновкой единой: 10 полезных применений уксуса в домашних условиях Не мариновкой единой: 10 полезных применений уксуса в домашних условиях

О некоторых способностях уксуса ты даже не подозревал

Playboy
10 видов мужских селфи, которые бесят женщин 10 видов мужских селфи, которые бесят женщин

Мужские селфи — настоящий бич современного Интернета

Maxim
Голосовой чат за $100 млн: проект Clubhouse привлёк миллионы и вызвал споры среди инвесторов в США ещё до запуска Голосовой чат за $100 млн: проект Clubhouse привлёк миллионы и вызвал споры среди инвесторов в США ещё до запуска

Приложение может стать конкурентом гигантам соцсетей, если доживет до конца года

VC.RU
Африка может наверстать упущенное Африка может наверстать упущенное

Отрывок из книги Ханса Рослинга «Фактологичность»

СНОБ
«Страна имен. Как мы называем улицы, деревни и города в России» «Страна имен. Как мы называем улицы, деревни и города в России»

О чем нам могут рассказать российские топонимы

N+1
Откуда взялись автомобилистки, авиаторши и циклистки Откуда взялись автомобилистки, авиаторши и циклистки

Отрывок из книги Ирины Фуфаевой о значимости феминитивов

СНОБ
Советы бывалого. Мореплаватель Рид Стоу о том, как прожить 1152 дня в полной изоляции и полюбить одиночество Советы бывалого. Мореплаватель Рид Стоу о том, как прожить 1152 дня в полной изоляции и полюбить одиночество

Как мореплаватель Рид Стоу проводил изоляцию в океане и что для него это значило

Forbes
Правила жизни Уолта Диснея Правила жизни Уолта Диснея

Правила жизни знаменитого художника-мультипликатора Уолта Диснея

Esquire
Глубоким слоям океана пообещали заметные последствия от изменения климата Глубоким слоям океана пообещали заметные последствия от изменения климата

Как глобальное потепление может повлиять на разные слои океана

N+1
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
Близнецы Джудит и Джойс. Сестринская любовь, преодолевающая любые преграды Близнецы Джудит и Джойс. Сестринская любовь, преодолевающая любые преграды

Художница Джудит Скотт прошла путь от отчаявшейся женщины до признанного гения

Cosmopolitan
Правила жизни Боба Дилана Правила жизни Боба Дилана

Правила жизни великого поп-музыканта Боба Дилана

Esquire
15 лучших сериалов 2017 года 15 лучших сериалов 2017 года

Когда хочется включить что-то проверенное временем

Esquire
Как часто нужно созваниваться со взрослыми детьми? Как часто нужно созваниваться со взрослыми детьми?

Как часто и в какой форме лучше поддерживать контакт с взрослыми детьми

Psychologies
Почему те, кто критикуют сериал «Великая» за недостоверность — неправы Почему те, кто критикуют сериал «Великая» за недостоверность — неправы

Историк, специализирующийся на Екатерине II о нашумевшем сериале «Великая»

Maxim
9 самых злых роботов кинематографа 9 самых злых роботов кинематографа

Роботы в кино — это настоящее воплощение зла

Популярная механика
Любимые виды спорта Трюдо, Путина, Эрдогана и других политиков Любимые виды спорта Трюдо, Путина, Эрдогана и других политиков

Эти лидеры государств вдохновляют миллионы людей совершенствовать свое тело

РБК
Открыть в приложении