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
Правила жизни сэра Пола Маккартни Правила жизни сэра Пола Маккартни

Правила жизни одного из основателей великой четверки The Beatles Пола Маккартни

Esquire
Победа в очередной битве с раком мозга осталась за учеными Победа в очередной битве с раком мозга осталась за учеными

Эти препараты побуждают иммунные клетки съедать клетки злокачественных опухолей

Популярная механика
Не в бровь, а в зад: тест-драйв травматического оружия Не в бровь, а в зад: тест-драйв травматического оружия

Хватит ли травматического оружия, чтобы отбиться от хулиганов?

Популярная механика
Цена успеха: как дорого мы готовы заплатить Цена успеха: как дорого мы готовы заплатить

Как устроен успех и можно ли быть успешным во всем?

Psychologies
Медицинские мифы и заблуждения, в которые верят даже врачи Медицинские мифы и заблуждения, в которые верят даже врачи

К сожалению, некоторые доктора частенько демонстрируют невежество

Популярная механика
Без царя в голове. Как беспилотные автомобили перекраивают реальность Без царя в голове. Как беспилотные автомобили перекраивают реальность

Мир всё ближе к черте, когда место водителя займет искусственный интеллект

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
Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку

Почему нужно поменять внутреннего критика на внутреннего друга

РБК
Судный день: пять способов моментально уничтожить Землю Судный день: пять способов моментально уничтожить Землю

Самые апокалиптичные сценарии, которые могут превратить любой день в судный

Популярная механика
10 привычек для тех, кто хочет жить долго 10 привычек для тех, кто хочет жить долго

Долголетие - это просто!

Cosmopolitan
Запрещенный прием: эффект Запрещенный прием: эффект

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

Cosmopolitan
Почему девочки мечтают о дне свадьбы? Почему девочки мечтают о дне свадьбы?

Лет с пяти некоторые девочки начинают планировать, какой будет их свадьба

Psychologies
«Панцерфауст» всемогущий: миф о немецком чудо-оружие «Панцерфауст» всемогущий: миф о немецком чудо-оружие

Насколько были эффективны немецкие ручные противотанковые гранатомёты?

Популярная механика
Лучшие романтические комедии мирового кинематографа — от «Дня сурка» до «Реальной любви» Лучшие романтические комедии мирового кинематографа — от «Дня сурка» до «Реальной любви»

Спорим, эти фильмы тебе понравятся?

Playboy
Может, пора остановиться? Может, пора остановиться?

Иногда стремление доводить дело до конца мешает нам двигаться вперед

Лиза
Где и как познакомиться с мужчиной во время карантина Где и как познакомиться с мужчиной во время карантина

Пандемия — не повод отказываться от новых встреч и знакомств

Psychologies
Эоловы замки Тянь-Шаня Эоловы замки Тянь-Шаня

Путешествие в удивительные горы Тянь-Шаня

Наука и жизнь
Торговцы нефтью за один вечер потеряли на Московской бирже 1 млрд рублей. Кто должен оплатить этот счет? Торговцы нефтью за один вечер потеряли на Московской бирже 1 млрд рублей. Кто должен оплатить этот счет?

Позиции сторон и перспективы конфликта на Московской бирже

Forbes
Константин Колотов: Едем на Килиманджаро Константин Колотов: Едем на Килиманджаро

Глава из книги Константина Колотова «Сквозь Африку»

СНОБ
10 шпионских гаджетов агента 007, которые стали реальностью для всех 10 шпионских гаджетов агента 007, которые стали реальностью для всех

Технологии догнали и перегнали ранние разработки всемогущего Кью

Maxim
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
Предпринимательницы Кремниевой Долины о фильме Дудя, феминизме и женских стартапах Предпринимательницы Кремниевой Долины о фильме Дудя, феминизме и женских стартапах

Дискуссия с предпринимательницами Силиконовой долины

Forbes
Вооруженный иконостас: как РПЦ удивила Россию Путиным и Сталиным Вооруженный иконостас: как РПЦ удивила Россию Путиным и Сталиным

Новости о главном храме вооруженных сил уже неделю уверенно держаться в топе

Forbes
Родные... и чужие Родные... и чужие

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

Лиза
Громкие почесывания лангустов оказались слышны за три километра Громкие почесывания лангустов оказались слышны за три километра

Распространение звуков лангустов в воде позволит оценивать размеры их популяций

N+1
Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру

Астрономы обнаружили самого близкого кандидата в черные дыры звездных масс

N+1
Твой личный шедевр Твой личный шедевр

Микротатуировки: за и против

Cosmopolitan
Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина

Как работают фитнес-клубы во время простоя

VC.RU
Как помойка станет парком Как помойка станет парком

Григорий Ревзин о городе будущего

Weekend
Открыть в приложении