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 включить самообладание: правило 90 секунд Как включить самообладание: правило 90 секунд

Можем ли мы выбирать, как реагировать на раздражающие обстоятельства?

Psychologies
Замужем в Италии Замужем в Италии

Мы попросили пять женщин, вышедших замуж за итальянцев, рассказать свою историю

Домашний Очаг
Предсказан новый тип галактик Предсказан новый тип галактик

Ученые поняли, почему крошечной галактике так трудно омолодиться

Популярная механика
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
«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
Карантин как повод для бунта Карантин как повод для бунта

В Российской империи попытки борьбы с эпидемиями могли быть для власти опасными

Дилетант
«Снимаешь для себя, а выходит для истории» «Снимаешь для себя, а выходит для истории»

Весной 1945 года вместе с Красной армией в Берлин вошли фронтовые операторы

Дилетант
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
Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры

Богатейшие предприниматели рассказали Forbes о своей жизни в изоляции

Forbes
Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды

Астрономы подтвердили существование двух протопланет у молодой звезды PDS 70

N+1
Рождение таблетки. Как четверо энтузиаcтов совершили революцию в контрацепции Рождение таблетки. Как четверо энтузиаcтов совершили революцию в контрацепции

Отрывок из книги «Рождение таблетки» о невероятном социальном прорыве XX века

Forbes
10 внезапных фактов об изобретателях 10 внезапных фактов об изобретателях

Великие изобретатели были чертовски разносторонними личностями

Maxim
Бордо или супертоскана? Гид для тех, кто хочет начать коллекционировать вино Бордо или супертоскана? Гид для тех, кто хочет начать коллекционировать вино

Далеко не каждое вино становится лучше с годами

Forbes
Юрий Анненков. Вкус жизни Юрий Анненков. Вкус жизни

Три страсти безраздельно владели Юрием Анненковым

Караван историй
Как в России планировали бороться с пьянством, но вместо этого боролись с трезвостью Как в России планировали бороться с пьянством, но вместо этого боролись с трезвостью

Краткая история отношений государства с водкой

Weekend
Астероид Рюгу «загорел» под солнечными лучами Астероид Рюгу «загорел» под солнечными лучами

В прошлом астероид Рюгу временно был ближе к Солнцу, чем сейчас

N+1
«Все очень подло, но грамотно организовано»: о чем «крабовый король» Олег Кан написал главе СК «Все очень подло, но грамотно организовано»: о чем «крабовый король» Олег Кан написал главе СК

Почему Олег Кан, находящийся в розыске, неожиданно вышел на связь с главой СК

Forbes
Штормгласс Фицроя: забытый метеорологический прибор XIX века Штормгласс Фицроя: забытый метеорологический прибор XIX века

Самый красивый метеорологический прибор, даже если он ничего не показывает

Популярная механика
Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось? Новый Renault Kaptur для России. Что изменилось?

Обновления медиасистемы по воздуху, более удобная посадка и другие нововведения

РБК
13 шагов миссии SpaceX Crew Dragon в реалистичных картинках 13 шагов миссии SpaceX Crew Dragon в реалистичных картинках

Первый в истории пилотируемый испытательный полет корабля Crew Dragon

Популярная механика
Эффект природы Эффект природы

Современный минималистский интерьер Максима Гаевского

SALON-Interior
Как пандемия вызовет глобальный «распад СССР» и почему Россия останется на обочине Как пандемия вызовет глобальный «распад СССР» и почему Россия останется на обочине

Переформатирование мирового хозяйства вполне способно вернуть инфляцию

Forbes
Отрывок романа классика фэнтези Вонды Макинтайр «Луна и Солнце» — и обращение ее коллеги по жанру к российским читателям Отрывок романа классика фэнтези Вонды Макинтайр «Луна и Солнце» — и обращение ее коллеги по жанру к российским читателям

Фрагмент из книги Вонды Макинтайр — классика литературы в жанрах фэнтези

Esquire
Два юбилея. 100 лет Suzuki и 50 - её внедорожникам Два юбилея. 100 лет Suzuki и 50 - её внедорожникам

В этом году компания Suzuki отмечает столетний юбилей

4x4 Club
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
Лучшие фильмы про лето Лучшие фильмы про лето

Лучшие фильмы о лете согреют тебя в мороз, утешат в холода и вылечат в стужу

Maxim
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
“Заправимся” от дороги: беспроводная зарядка электромобилей будущего “Заправимся” от дороги: беспроводная зарядка электромобилей будущего

Ученые сделали еще один шаг к беспроводной подзарядке электромобиля

Популярная механика
У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа

У тропических стеклянных лягушек обнаружили совершенно новый тип камуфляжа

N+1
Открыть в приложении