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
Не пустышки, а кандидаты наук! Звезды с серьезным образованием – а ты и не знала Не пустышки, а кандидаты наук! Звезды с серьезным образованием – а ты и не знала

Эти знаменитости смогли и престижный ВУЗ окончить, и «Оскар» получить

Cosmopolitan
Ускорить испытания лекарств с помощью генной инженерии: компания по производству человеческих клеток привлекла $41,5 млн Ускорить испытания лекарств с помощью генной инженерии: компания по производству человеческих клеток привлекла $41,5 млн

Технология, которая удешевит выращивание человеческих клеток

VC.RU
4 научно обоснованные причины, почему быть толстым иногда полезно для здоровья 4 научно обоснованные причины, почему быть толстым иногда полезно для здоровья

Люди с лишним весом застрахованы от болезней, которыми страдают худышки

Maxim
Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века

Самые страшные заболевания в истории

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

Звезды, которые прошли бьюти-перезагрузку

Cosmopolitan
Изменяю в уме: личный опыт эмоциональной неверности и ее последствий Изменяю в уме: личный опыт эмоциональной неверности и ее последствий

Многие считают изменой только физическую близость

Cosmopolitan
Манна небесная: российские дроны доставки еды Манна небесная: российские дроны доставки еды

Жители Ижевска могут заказывать еду, которая доставляется дронами

Популярная механика
«В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей «В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей

Отрывок из книги британской исследовательницы Джейн Гудолл

Forbes
Смазывание колес войны между СССР и гитлеровской Германией Смазывание колес войны между СССР и гитлеровской Германией

Отрывок из книги Роджера Мурхауса "Дьявольский союз"

СНОБ
Эксперты — о скандале вокруг Регины Тодоренко и ее фильме Эксперты — о скандале вокруг Регины Тодоренко и ее фильме

Мнение экспертов про инцидент с Региной Тодоренко и ее новое видео

РБК
Солнце уступило своим родственникам в магнитной активности Солнце уступило своим родственникам в магнитной активности

Магнитная активность и изменчивость яркости Солнца меньше, чем у других светил

N+1
Игровое пространство Игровое пространство

Бюджеты, зарплаты, призовые и трансферы киберспорта

Forbes
Инструмент для анализа поведения пользователей: как развивался Giphy и что Facebook получит с покупкой сервиса Инструмент для анализа поведения пользователей: как развивался Giphy и что Facebook получит с покупкой сервиса

Facebook получит сведения о работе Viber и других приложений, использующих Giphy

VC.RU
Перенос контактов с iPhone на Android: 5 способов Перенос контактов с iPhone на Android: 5 способов

Как перенести контакты с iPhone на Android?

CHIP
Что там, в Что там, в

Проблемы первого года брака и как все это пережить

Cosmopolitan
Можно ли «испортить» ребенка? Можно ли «испортить» ребенка?

Стремление «не испортить ребенка» не соответствует родительским задачам

Psychologies
Антисептики: найти и обезвредить Антисептики: найти и обезвредить

Мы задали твои (и свои) вопросы проверенному эксперту относительно антисептиков

Cosmopolitan
«К северу от 38-й параллели» Андрея Ланькова «К северу от 38-й параллели» Андрея Ланькова

Книги: выбор Игоря Гулина

Weekend
Моисей и все-все-все! Кто такие евреи и почему о них все время говорят? Моисей и все-все-все! Кто такие евреи и почему о них все время говорят?

Разбираемся в том, почему еврейский вопрос всегда актуален

Maxim
«Убийство священного оленя» и Йоргос Лантимос: почему от них все без ума? «Убийство священного оленя» и Йоргос Лантимос: почему от них все без ума?

Чем же так хорош нахальный режиссер Йоргос Лантимос и откуда он взялся

Esquire
Лайфхаки для хозяйки Лайфхаки для хозяйки

Как быстро и легко все отмыть, отчистить, отстирать и приготовить

Лиза
Ценности, границы и страхи: руководство для пар, где оба партнера делают карьеру Ценности, границы и страхи: руководство для пар, где оба партнера делают карьеру

Отрывок из книги Дженнифер Петрильери «Отношения, которые работают»

Forbes
Как отличить кэгэбешную «Волгу» от обычной Как отличить кэгэбешную «Волгу» от обычной

Пособие для иностранного шпиона в четырех шагах

Maxim
Надежда Толоконникова: «В России человек любого пола должен уметь постоять за себя» Надежда Толоконникова: «В России человек любого пола должен уметь постоять за себя»

Участница Pussy Riot о новом сингле «Нож» и домашнем насилии

Maxim
«Писал зубами крестьянин Григорий Журавлёв…» «Писал зубами крестьянин Григорий Журавлёв…»

История удивительного самарского иконописца Григория Журавлёва

Дилетант
«Мы устали сидеть дома»: вернутся ли сотрудники в офисы после пандемии «Мы устали сидеть дома»: вернутся ли сотрудники в офисы после пандемии

Как будет происходить возвращение сотрудников в офисы

Forbes
Карьера: топ-5 направлений, за которыми будущее Карьера: топ-5 направлений, за которыми будущее

Какие профессии будут востребованы в ближайшей перспективе

Psychologies
Первый советский хэтчбек — история «Иж-Комби» Первый советский хэтчбек — история «Иж-Комби»

За десять лет до «восьмерки»

Maxim
НЭП или полицейский коммунизм? Как власти сдержать рост недовольства россиян НЭП или полицейский коммунизм? Как власти сдержать рост недовольства россиян

У власти, как обычно в российской истории, есть два выхода из кризисной ситуации

Forbes
Открыть в приложении