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
Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины? Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины?

Почему мы переживаем развод настолько по-разному?

Psychologies
Застенчивость в раннем детстве повысила риск тревожных расстройств у взрослых Застенчивость в раннем детстве повысила риск тревожных расстройств у взрослых

У подростков из группы риска высока чувствительность к ошибкам

N+1
Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6 Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6

Знакомимся с новым американским кроссовером на африканских дорогах

РБК
100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Константин Колотов: Едем на Килиманджаро Константин Колотов: Едем на Килиманджаро

Глава из книги Константина Колотова «Сквозь Африку»

СНОБ
Розамунд Пайк. Блондинка с секретом Розамунд Пайк. Блондинка с секретом

Розамунд Пайк к сорока годам получила роли, которых долго ждала

Караван историй
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
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
Криптовалюты Telegram не будет — Павел Дуров закрыл проект TON Криптовалюты Telegram не будет — Павел Дуров закрыл проект TON

История TON привлекла много внимания не только со стороны рынка криптовалют

Популярная механика
«Сестра четырех». Отрывок из пьесы Евгения Водолазкина про карантин «Сестра четырех». Отрывок из пьесы Евгения Водолазкина про карантин

Фрагмент из «Сестры четырех» — ироничной и абсурдной пьесы

Forbes
Не только Агутин. Кого любила Анжелика Варум? Не только Агутин. Кого любила Анжелика Варум?

До счастливого брака певица Анжелика Варум уже была в официальных отношениях.

Cosmopolitan
5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать 5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать

Пять книг, которые помогут вам открыть новые области в мире искусства

Esquire
Полководец во френче. Какие портреты северные корейцы обязаны вывешивать в домах Полководец во френче. Какие портреты северные корейцы обязаны вывешивать в домах

Отрывок из книги «К северу от 38-й параллели: Как живут в КНДР»

Forbes
Унесенные Миядзаки. Как прославленный японец показал нам мир глазами ребенка Унесенные Миядзаки. Как прославленный японец показал нам мир глазами ребенка

Отрывок из книги «Студия Ghibli: творчество Хаяо Миядзаки и Исао Такахаты»

Forbes
Единитная, удивная, разъятная… Единитная, удивная, разъятная…

Кто придумал знаки препинания и зачем они нужны

Наука и жизнь
Твой личный шедевр Твой личный шедевр

Микротатуировки: за и против

Cosmopolitan
Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин

Фильмы про выживание — зрелище не для слабонервных

Playboy
Пересадка бороды: 6 ответов на главные вопросы Пересадка бороды: 6 ответов на главные вопросы

Рассказываем обо всех тонкостях пересадки бороды

Playboy
7 физических симптомов тревожности 7 физических симптомов тревожности

Между тревожностью и телесными недомоганиями существует прямая связь

Psychologies
«Важно проводить время с пользой» «Важно проводить время с пользой»

Интервью с Елизаветой Боярской и фотосессия, снятая на телефон

OK!
10 лучших ролей Мэттью Макконахи 10 лучших ролей Мэттью Макконахи

Самые запоминающиеся образы Мэттью Макконахи

Esquire
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
Зрим в корень! Зрим в корень!

Дизайнер интерьера Анастасия Комарова делится секретами сервировки стола

SALON-Interior
Кристина Орбакайте: три героя её романа Кристина Орбакайте: три героя её романа

Дочери Примадонны удалось стать успешной артисткой и найти настоящую любовь

Cosmopolitan
Россия на экспорт Россия на экспорт

На фестивале Care’s итальянка из мишленовского ресторана готовила борщ

Bones
Родные... и чужие Родные... и чужие

Нередко братья и сестры не ладят и даже испытывают неприязнь друг к другу

Лиза
Лайфхаки для хозяйки Лайфхаки для хозяйки

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

Лиза
Ничего, кроме правды Ничего, кроме правды

Начало лета – самое время еще раз напомнить тебе об опасности УФ-излучения

Cosmopolitan
Правила жизни Кристины Хендрикс Правила жизни Кристины Хендрикс

Правила жизни актрисы Кристины Хендрикс

Esquire
Открыть в приложении