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
Пылинка могла сделать MacBook бесполезным: зачем Apple создала клавиатуру-«бабочку» и почему отказалась от неё Пылинка могла сделать MacBook бесполезным: зачем Apple создала клавиатуру-«бабочку» и почему отказалась от неё

«Бабочка» запомнится одним из серьёзных провалов Apple последних лет

VC.RU
10 ляпов и ошибок из фантастических фильмов про космос 10 ляпов и ошибок из фантастических фильмов про космос

Хьюстон, у них проблемы!

Maxim
Опасные взгляды: как гендерные стереотипы мешают развивать экономику Опасные взгляды: как гендерные стереотипы мешают развивать экономику

Гендерные стереотипы мешают женщинам участвовать в экономике наравне с мужчинами

Forbes
Третий путь атомной энергетики Третий путь атомной энергетики

В Курчатовском институте завершается модернизация токамака Т-15

Популярная механика
Правила жизни Пирса Броснана Правила жизни Пирса Броснана

Пирс Броснан: актер, Дроэда, Ирландия, 67 лет

Esquire
Николас Холт: «Очень надеюсь, что мы никого не оскорбили!» Николас Холт: «Очень надеюсь, что мы никого не оскорбили!»

Николас Холт о его подготовке к роли Петра и работе с Фаннинг

GQ
На что обращают внимание миллениалы при выборе работы На что обращают внимание миллениалы при выборе работы

С молодыми специалистами сегодня можно достичь серьезных успехов

СНОБ
Эмме Уотсон - 30! Интересные подробности о жизни актрисы, сыгравшей Гермиону Эмме Уотсон - 30! Интересные подробности о жизни актрисы, сыгравшей Гермиону

Вспоминаем самые интересные события из жизни Эммы Уотсон

Cosmopolitan
Свинцовые прелести Свинцовые прелести

«Вокруг света» отправился на родину богемского хрусталя

Вокруг света
Воспитание — это не управление ребенком Воспитание — это не управление ребенком

Воспитывая, вы устанавливаете правила и требуете их соблюдения

Psychologies
Почему Виталий Козак настолько любит Prada, что как-то раз буквально снял плащ со знакомого Почему Виталий Козак настолько любит Prada, что как-то раз буквально снял плащ со знакомого

Если однажды Миучча Прада откроет собственный музей, мы знаем, кто его возглавит

GQ
Сергей Шолохов. Это было недавно... Сергей Шолохов. Это было недавно...

Закадровые истории журналиста Сергея Шолохова

Караван историй
Как не спиться в самоизоляции? Как не спиться в самоизоляции?

Опасности домашней «алкоголизации» и альтернативные пути справляться со стрессом

Psychologies
9 секс-символов прошлого: что с ними стало 9 секс-символов прошлого: что с ними стало

Эти харизматичные мужчины в своё время стали воплощением образа мачо

Cosmopolitan
Вложение в себя: бесплатные онлайн-курсы, которые помогут освоить самые актуальные навыки Вложение в себя: бесплатные онлайн-курсы, которые помогут освоить самые актуальные навыки

Пока мир встал на паузу, можно заняться самообразованием

Forbes
Во дворах штрафуют и эвакуируют. Как избежать проблем Во дворах штрафуют и эвакуируют. Как избежать проблем

Опасные места, где можно получить штраф

РБК
Что делать, если остановила полиция. Инструкция для водителей Что делать, если остановила полиция. Инструкция для водителей

С 15 апреля по Москве и области нельзя ездить на автомобиле без пропуска

РБК
Экологика Экологика

Знакомьтесь: самые ответственные российские марки

Vogue
Валентина Панина. На чемоданах Валентина Панина. На чемоданах

Валентина Панина на подмостках уже пятьдесят два года

Караван историй
Как морские существа защищают нас от миллионов вирусов Как морские существа защищают нас от миллионов вирусов

Некоторые обитатели морей превосходно уничтожают вирусные патогены, поедая их

Популярная механика
Сменить декорации. Как новая реальность заставит нас пересмотреть старые схемы лидерства Сменить декорации. Как новая реальность заставит нас пересмотреть старые схемы лидерства

Как отказ от привычных схем позволяет оставаться эффективным руководителем

Forbes
Деревянные многоэтажки и газоны в гаражах. Почему Европа живет в эко-будущем уже сегодня Деревянные многоэтажки и газоны в гаражах. Почему Европа живет в эко-будущем уже сегодня

Как экологические тренды развиваются в других странах и что происходит в России

Forbes
История русских топонимов: как в России давали названия улицам и городам. Фрагмент книги Сергея Никитина История русских топонимов: как в России давали названия улицам и городам. Фрагмент книги Сергея Никитина

Автор разбирает, как под влиянием исторических событий появлялись топонимы

Esquire
Русская культура заговора: Враги Путина Русская культура заговора: Враги Путина

Как в России зарождались конспирологические теории в книге Ильи Яблокова

СНОБ
Как за четыре года сделать из обычного постсоветского города мечту Ильи Варламова? Как за четыре года сделать из обычного постсоветского города мечту Ильи Варламова?

Из Гатчины поступает подозрительно много хороших урбанистических новостей

Собака.ru
7 самых ужасных фильмов Николаса Кейджа 7 самых ужасных фильмов Николаса Кейджа

Эти картины доставляют неимоверные муки даже самому фанатичному зрителю

Maxim
В спящем режиме В спящем режиме

Мы разобрались, как найти сон, если вы его потеряли

Robb Report
Каши для первого прикорма: гид для молодых мам Каши для первого прикорма: гид для молодых мам

Полное руководство по введению первого прикорма в детский рацион

Мама и малыш
Кортизоловое старение шимпанзе оказалось похожим на человеческое Кортизоловое старение шимпанзе оказалось похожим на человеческое

С возрастом у шимпанзе повышается уровень стрессового гормона кортизола

N+1
Открыть в приложении