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
«В свой Олифан трубит Роланд с трудом…» «В свой Олифан трубит Роланд с трудом…»

Призыв стал последним, что король услышал от своего верного паладина

Дилетант
Черная быль. Что именно произошло на Чернобыльской АЭС и чем все кончилось Черная быль. Что именно произошло на Чернобыльской АЭС и чем все кончилось

С момента катастрофы на Чернобыльской АЭС прошло уже много лет

Maxim
Предупрежденные об опасности синицы увидели в деревянной палке змею Предупрежденные об опасности синицы увидели в деревянной палке змею

Синицы искали предметы, похожие на зрительный образ хищника

N+1
Бурлеск Самбурской Бурлеск Самбурской

Актриса, певица, дива, Самбурская, Настасья – все это о ней

Maxim
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
Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою

Способ, с помощью которого можно создать миссию для своей компании

VC.RU
9 модных тенденций прошлого, от которых умирали 9 модных тенденций прошлого, от которых умирали

Мода заразна, как чума, а иногда она была и так же смертельна

Maxim
Как Северная Корея и Южная Корея пошли по разным дорожкам Как Северная Корея и Южная Корея пошли по разным дорожкам

Не было в мире более яркого геополитического эксперимента, чем разделение Кореи

Maxim
5 самых захватывающих фантастических детективов 5 самых захватывающих фантастических детективов

Романы для тех, кто любит фантастику и остросюжетные детективные расследования

Популярная механика
Без наркотиков и гипноза: на какие галлюцинации способен наш мозг Без наркотиков и гипноза: на какие галлюцинации способен наш мозг

Наш мозг способен чудить без химического или какого-либо другого воздействия

Популярная механика
10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви» 10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви»

Субъективный список победителей Канн за всю историю кинофестиваля

Esquire
6 причин, почему ты несчастлив на своей работе (и что с этим делать) 6 причин, почему ты несчастлив на своей работе (и что с этим делать)

Какие причины могут вызвать неудовлетворение своей работой и что с этим делать?

Playboy
«Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии «Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии

Как спортивные судьи выживают на карантине

Forbes
Орангутаны заразили недругов желанием почесаться Орангутаны заразили недругов желанием почесаться

А вот зевание среди орангутанов оказалось незаразным

N+1
Нержавеющая катастрофа: история самого загадочного автомобиля 1980-х Нержавеющая катастрофа: история самого загадочного автомобиля 1980-х

История Delorean DMC-12 — это драма о бунтаре Джоне Захарии Долореане

Популярная механика
Чем полезен чеснок для мужчин: 9 зачетных эффектов для твоего здоровья Чем полезен чеснок для мужчин: 9 зачетных эффектов для твоего здоровья

Настоящий суперпродукт!

Playboy
Запрещенный прием: эффект Запрещенный прием: эффект

Как за короткое время добиться эффекта "дорогой" и ухоженной кожи

Cosmopolitan
Квантовое расширение черной дыры Крускала оказалось асимптотически корректным Квантовое расширение черной дыры Крускала оказалось асимптотически корректным

Квантовая теория является асимптотически корректной

N+1
Выживут только не роботы Выживут только не роботы

Что происходит с эмпатией в виртуальную эпоху

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

Тест-драйв Lexus в экстремальных условиях

Maxim
Как в России планировали бороться с пьянством, но вместо этого боролись с трезвостью Как в России планировали бороться с пьянством, но вместо этого боролись с трезвостью

Краткая история отношений государства с водкой

Weekend
Наталья Крачковская: «У меня был шанс устроить свою личную жизнь, но как-то не получилось...» Наталья Крачковская: «У меня был шанс устроить свою личную жизнь, но как-то не получилось...»

Я одна. Иногда думаю: вот упаду — никто даже и не узнает

Караван историй
Один дома, не считая собаки: как фотографы и их питомцы помогают друг другу на карантине (фотопроект) Один дома, не считая собаки: как фотографы и их питомцы помогают друг другу на карантине (фотопроект)

Оказавшись взаперти, мы столкнулись с самими собой

Esquire
3 простых финансовых лайфхака 3 простых финансовых лайфхака

Эти финхаки помогут сократить расходы, не изменяя потребительским привычкам

Maxim
Как заинтересовать девушку в переписке? 9 беспроигрышных способов Как заинтересовать девушку в переписке? 9 беспроигрышных способов

Есть ли какая-то секретная формула, чтобы влюбить девушку по переписке?

Playboy
Правила жизни Кэтрин Хепберн Правила жизни Кэтрин Хепберн

Правила жизни американской актрисы Кэтрин Хепберн

Esquire
«Нет» значит «нет»: почему мужчинам не нравятся наши прямые ответы «Нет» значит «нет»: почему мужчинам не нравятся наши прямые ответы

Почему мужчинам не хочется слышать от женщин прямые ответы

Cosmopolitan
Игры разума: лучшие трюки, которые поставят ваш мозг в тупик Игры разума: лучшие трюки, которые поставят ваш мозг в тупик

Оказывается, сложный человеческий мозг чертовски просто обмануть

Популярная механика
Интерьер с харизмой Интерьер с харизмой

Яркий интерьер, главным героем которого стала кухня глубокого синего цвета

SALON-Interior
Открыть в приложении