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
Иван Ворошилов ака НЕДРЫ Иван Ворошилов ака НЕДРЫ

«Рэп-Пушкин» выпустил альбом, написанный собственной нейросетью

Собака.ru
100 самых сексуальных женщин страны: 52-1 100 самых сексуальных женщин страны: 52-1

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Джордж Клуни: «Никогда не хожу на свидания с поклонницами. Это неспортивно» Джордж Клуни: «Никогда не хожу на свидания с поклонницами. Это неспортивно»

Лучшие цитаты Джорджа Клуни

Maxim
Судьба разведчика Судьба разведчика

Под покровом секретности на Урале в 1962 году случился международный скандал

Популярная механика
Самые дорогие мужские вещи, проданные на аукционе Самые дорогие мужские вещи, проданные на аукционе

Неплохой получился бы гардероб, если бы все это вошло в одну коллекцию

GQ
Пора включить мозг Пора включить мозг

Татьяна Черниговская объясняет, кого возьмут в будущее

Собака.ru
Предсказан новый тип галактик Предсказан новый тип галактик

Ученые поняли, почему крошечной галактике так трудно омолодиться

Популярная механика
Одинокие женщины из Великого Новгорода — о своем идеале мужчины. Фотопроект Одинокие женщины из Великого Новгорода — о своем идеале мужчины. Фотопроект

Женщины составили «фоторобот» своего идеального партнера

Esquire
Все, что нужно знать о Doja Cat: от совместки с Ники Минаж до романа с коллегой Все, что нужно знать о Doja Cat: от совместки с Ники Минаж до романа с коллегой

Как Doja Cat удалось пробиться на музыкальный олимп?

Cosmopolitan
Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос Как все запущено: 85 вещей, которые человечество сочло нужным послать в космос

Странные вещи, отправленные в космос

Esquire
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
Каково это — едва не погибнуть, снимая войну в Афганистане. Прямая речь фотокорреспондента The New York Times Жуана Сильвы Каково это — едва не погибнуть, снимая войну в Афганистане. Прямая речь фотокорреспондента The New York Times Жуана Сильвы

Фотокорреспондент рассказывает о том, как он стал инвалидом в Афганистане

Esquire
«Туманная Дева»: первое электросудно Америки «Туманная Дева»: первое электросудно Америки

Суда на батарейках перестают быть редкостью

Популярная механика
8 летних напитков для иммунитета, которые легко приготовить дома 8 летних напитков для иммунитета, которые легко приготовить дома

Напитки, которые будут полезны для укрепления защитных сил организма

РБК
Клинт Иствуд: «Возьмитесь наконец за дело! Надерите кое-кому задницу» Клинт Иствуд: «Возьмитесь наконец за дело! Надерите кое-кому задницу»

Клинт Иствуд о правилах воспитания и ссыкливом поколении

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
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
Кайф и трепет в кондитерском искусстве Кайф и трепет в кондитерском искусстве

Валерия Сидорова — шеф-кондитер ресторана White Rabbit

Bones
Как продлить отношения на много лет? Полезное мнение специалиста Как продлить отношения на много лет? Полезное мнение специалиста

Социолог Пеппер Шварц о том, как выстроить хорошие отношения с партнером

Cosmopolitan
«Старые рецепты работать не будут» «Старые рецепты работать не будут»

Можно ли выйти из экономического шторма, ничего не изменив

Огонёк
«Я не повторю ошибок моих родителей»: как при таком подходе не наломать дров «Я не повторю ошибок моих родителей»: как при таком подходе не наломать дров

Воспитывая нас, родители допустили немало ошибок

Psychologies
На чем ездила ГАИ в СССР. Все самые необычные автомобили На чем ездила ГАИ в СССР. Все самые необычные автомобили

Автомобили, на которых ездили сотрудники ГАИ во времена СССР

РБК
Надежный кроссовер до миллиона. 40 вариантов покупки Надежный кроссовер до миллиона. 40 вариантов покупки

Подбираем кроссовер до миллиона на вторичке

РБК
Пора освободить шкаф: как правильно убрать на хранение зимние вещи Пора освободить шкаф: как правильно убрать на хранение зимние вещи

Краткая памятка по правильной ревизии гардероба на предмет сезонной одежды

Esquire
Софья Великая: «Всем нужен адреналин. Незабываемая эйфория, которая длится несколько минут» Софья Великая: «Всем нужен адреналин. Незабываемая эйфория, которая длится несколько минут»

Софья Великая о возвращении на Олимпиаду и своем месте в книге рекордов Гиннеса

GQ
«Да нормальный я!»: что мешает нам обратиться к психиатру «Да нормальный я!»: что мешает нам обратиться к психиатру

С посещением психиатра до сих пор связано множество мифов и предубеждений

Psychologies
Керенский: первая любовь революции Керенский: первая любовь революции

Мог ли изменить ход истории глава Временного правительства в 1917 году

Дилетант
День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет

Родственников, злоупотребляющих алкоголем, принято стесняться

Psychologies

10 самых экзотичных переложений европейских фильмов в Голливуде

Esquire
Открыть в приложении