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
Кто такой Виктор Столбун и как ему удалось основать влиятельную секту, в которой состоял Эдуард Успенский (и где практиковали насилие и лженауку) Кто такой Виктор Столбун и как ему удалось основать влиятельную секту, в которой состоял Эдуард Успенский (и где практиковали насилие и лженауку)

Чем занимается секта Столбуна, и почему она до сих пор существует

Esquire
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
Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы

Ученые добились появления зрительных образов через стимуляцию зрительной коры

N+1
Под водой? Над водой? Под водой? Над водой?

Поговорим о мостах и тоннелях, служащих переправами между близкими частями суши

Популярная механика
Милый парень или фанатик: как сайентология испортила жизнь Тому Крузу Милый парень или фанатик: как сайентология испортила жизнь Тому Крузу

Том Круз — один из самых высокооплачиваемых и известных актеров Голливуда

Cosmopolitan
Ты в ритме танца! Live-сериал о самоизоляции Ты в ритме танца! Live-сериал о самоизоляции

Юлиана Бухольц заряжает свои ответы на сжигание лишних калорий

Cosmopolitan
Выживут только не роботы Выживут только не роботы

Что происходит с эмпатией в виртуальную эпоху

GQ
Пузырьки газа помогли материалу для 3D-печати расшириться в 40 раз Пузырьки газа помогли материалу для 3D-печати расшириться в 40 раз

Американские химики разработали новый расширяющийся материал для 3D-печати

N+1
Трофей противника: тест-драйв танка Трофей противника: тест-драйв танка

«Популярная механика» прокатилась на знаменитом немецком танке "Пантера"

Популярная механика
Не одна Победа Не одна Победа

Главный майский праздник разделил Украину надвое

Огонёк
Наше увлечение модой и страсть к покупкам убивают планету Наше увлечение модой и страсть к покупкам убивают планету

В погоне за модой человечество оказалось на дне глобальной мусорной ямы

GQ
Машина апокалипсиса: как скрестить ракетовоз с тепловозом Машина апокалипсиса: как скрестить ракетовоз с тепловозом

История знает немало амбициозных проектов по скрещиванию техники

Популярная механика
Слово «зато», море и алкоголь. Редакция на карантине в объективе Zoom Слово «зато», море и алкоголь. Редакция на карантине в объективе Zoom

Редакция проекта «Сноб» поучаствовала в эксперименте «Фотосъемка в зуме»

СНОБ
Знают свое место Знают свое место

Как сделать ванную комнату и функциональной, и красивой

Grazia
Во френч-прессе, турке и гейзерной кофеварке: как сварить вкусный кофе дома Во френч-прессе, турке и гейзерной кофеварке: как сварить вкусный кофе дома

Как приготовить вкусный кофе дома — без кофемашины и профессионального опыта

Forbes
Поучитесь стилю вестерн у главного голливудского ковбоя Поучитесь стилю вестерн у главного голливудского ковбоя

Джон Уэйн гордо носил шляпу на экране, а мы советуем повторять за ним в жизни

GQ
Скандальная Сара Бернар — её страсть, её гордость и никакого стыда Скандальная Сара Бернар — её страсть, её гордость и никакого стыда

Сара Бернар стала образцовой актрисой и скандальной персоной XIX века

Cosmopolitan
Преступные сети: как устроено современное браконьерство Преступные сети: как устроено современное браконьерство

Сотрудник береговой охраны о браконьерстве: почему оно выгодно всем

Esquire
Время есть: чем планируют питаться люди после конца света Время есть: чем планируют питаться люди после конца света

Чем будут питаться выжившие американцы в Армагеддоне?

Esquire
10 лучших ролей Мэттью Макконахи 10 лучших ролей Мэттью Макконахи

Самые запоминающиеся образы Мэттью Макконахи

Esquire
Как устроен Chery Tiggo и китайский автопром Как устроен Chery Tiggo и китайский автопром

Компания Chery в последние годы вышла на совершенно новый уровень

4x4 Club
Тилар Маццео: Дети Ирены Тилар Маццео: Дети Ирены

Отрывок из книги Тилара Маццео о польской героине Ирене Сендлер

СНОБ
Константин Колотов: Едем на Килиманджаро Константин Колотов: Едем на Килиманджаро

Глава из книги Константина Колотова «Сквозь Африку»

СНОБ
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
Всемирный опыт замедления: каким будет искусство в мире, который принудительно поставили на паузу Всемирный опыт замедления: каким будет искусство в мире, который принудительно поставили на паузу

Эссе о том, с какими новыми формами могут начать работать художники

Esquire
Игровое пространство Игровое пространство

Бюджеты, зарплаты, призовые и трансферы киберспорта

Forbes
5 самых захватывающих фантастических детективов 5 самых захватывающих фантастических детективов

Романы для тех, кто любит фантастику и остросюжетные детективные расследования

Популярная механика
Апсайклинг по-королевски: как английский бренд By Walid создает одежду из тканей XIX века Апсайклинг по-королевски: как английский бренд By Walid создает одежду из тканей XIX века

Бренд By Walid должен заинтересовать любого коллекционера нетривиальных вещей

GQ
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
Открыть в приложении