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
Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки» Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки»

Для тех, кто хочет «ножки как с обложки», придумали жидкие колготки

Cosmopolitan
Замечания по адресу Замечания по адресу

Какую роль играет адрес в жизни человека, здания или учреждения

Forbes
Ресторатор Алексей Пинский — о концепции Regent by Rico, вине и кризисе Ресторатор Алексей Пинский — о концепции Regent by Rico, вине и кризисе

Владелец Regent by Rico — о концепции мясного ресторана, винной карте и кризисе

РБК
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Пьяные птицы Пьяные птицы

Бабушка пела, что надо скорей заснуть, но я только последнюю строчку помню

Esquire
Бритни – в 14, Лима – в 27: во сколько лет лишились невинности звезды и с кем Бритни – в 14, Лима – в 27: во сколько лет лишились невинности звезды и с кем

Эти звезды описали, во сколько лет и с кем они лишились девственности

Cosmopolitan
Запретный маникюр: хозяйки салонов красоты об убытках из-за простоя, подпольной работе и ценах после пандемии Запретный маникюр: хозяйки салонов красоты об убытках из-за простоя, подпольной работе и ценах после пандемии

Основательницы салонов красоты рассказали, как они зарабатывают в изоляции

Forbes
Правила жизни Би Би Кинга Правила жизни Би Би Кинга

Правила жизни великого блюзмена Би Би Кинга

Esquire
Встречаюсь с женатым и не чувствую вины Встречаюсь с женатым и не чувствую вины

История читательницы о романе с женатым человеком с комментариями психолога

Psychologies
«Мамы в восторге»: как частные детские сады и спортивные секции подстроились под пандемию «Мамы в восторге»: как частные детские сады и спортивные секции подстроились под пандемию

Детский сектор сокращает расходы, чтобы после пандемии вернуться в офлайн

Forbes
«Каждый пятидесятый будет в шапочке из фольги»: Евгений Чичваркин о мире после пандемии, ошибке властей и неизбежном росте налогов «Каждый пятидесятый будет в шапочке из фольги»: Евгений Чичваркин о мире после пандемии, ошибке властей и неизбежном росте налогов

Евгений Чичваркин сделал неутешительные прогнозы на будущее

Forbes
Обнулились: 10 звезд, которые кардинально поменяли имидж Обнулились: 10 звезд, которые кардинально поменяли имидж

Звезды, которые прошли бьюти-перезагрузку

Cosmopolitan
«Защищая Джейкоба»: на платформе AppleTV+ вышел семейный триллер с Крисом Эвансом «Защищая Джейкоба»: на платформе AppleTV+ вышел семейный триллер с Крисом Эвансом

На платформе AppleTV+ уже доступны первые эпизоды сериала «Защищая Джейкоба»

Forbes
Диктор зло: как пропаганда на радио помогла осуществить геноцид в Руанде Диктор зло: как пропаганда на радио помогла осуществить геноцид в Руанде

Как пропаганда помогла убить за 100 дней от 500 тысяч до 1 миллиона человек

Esquire
Клинт Иствуд: версия 9.0 Клинт Иствуд: версия 9.0

Человек, в которого могли бы влюбляться наши бабушки, но влюбляемся мы

OK!
5 дизайнерских отелей, в которых хочется побывать после карантина 5 дизайнерских отелей, в которых хочется побывать после карантина

Пять отелей, где настроение определяет дизайн пространства

РБК
На ближайшем к Земле коричневом карлике нашли облачные слои На ближайшем к Земле коричневом карлике нашли облачные слои

На коричневом карлике Luhman 16A существуют облачные слои, схожие с юпитерскими

N+1
Керенский: первая любовь революции Керенский: первая любовь революции

Мог ли изменить ход истории глава Временного правительства в 1917 году

Дилетант
«Сейчас нет никого, кто бы не чувствовал себя уязвимым». Юлий Дубов о Босове, Быкове, Березовском и других героях «лихих 90-х» и дней сегодняшних «Сейчас нет никого, кто бы не чувствовал себя уязвимым». Юлий Дубов о Босове, Быкове, Березовском и других героях «лихих 90-х» и дней сегодняшних

«Сноб» побеседовал с российским предпринимателем и писателем Юлием Дубовым

СНОБ
Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы

Тест-драйв Lexus в экстремальных условиях

Maxim
13 спорных сцен из фильмов: что возможно, а что выдумка 13 спорных сцен из фильмов: что возможно, а что выдумка

Можно ли провести бриллианты в гипсе? А распилить кого-нибудь бензопилой?

Maxim
ICQ, Prisma, ЖЖ и другие: как чувствуют себя некогда популярные сервисы ICQ, Prisma, ЖЖ и другие: как чувствуют себя некогда популярные сервисы

Вы удивитесь, но некоторые из этих приложений еще работают

VC.RU
Выживут только не роботы Выживут только не роботы

Что происходит с эмпатией в виртуальную эпоху

GQ
Просто товар Просто товар

Когда нефть перестанет быть нефтью?

Forbes
Как выбрать брюки: несколько правил идеальной посадки Как выбрать брюки: несколько правил идеальной посадки

Памятка о том, на что стоит обратить внимание, выбирая брюки

Esquire
От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы

Вспоминаем историю торжественных автомобилей СССР и России

РБК
Зачем «Яндексу» мессенджер: глава сервиса рассказал о конкуренции, удержании аудитории, монетизации и будущем Зачем «Яндексу» мессенджер: глава сервиса рассказал о конкуренции, удержании аудитории, монетизации и будущем

Интервью с руководителем «Яндекс.Мессенджера» Виктором Тарнавским

VC.RU
Черную дыру около Солнца предложили искать роем спутников Черную дыру около Солнца предложили искать роем спутников

За поясом Койпера находится девятая планета или небольшая черная дыра

Популярная механика
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

Модификация льда-VII может быть более распространенной, чем считалось ранее

N+1
Открыть в приложении