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
Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния

Ученые смогут точнее предсказывать воздействие радиации на свойства керамики

N+1
Уловки водителей с номерами, и как за них наказывают Уловки водителей с номерами, и как за них наказывают

Какие махинации с номерами совершают водители, чтобы не платить штрафы?

РБК
Павел Дуров пошел на уступки инвесторам в криптовалюту Telegram Павел Дуров пошел на уступки инвесторам в криптовалюту Telegram

Павел Дуров согласился на уступку покупателям криптовалюты Gram

Forbes
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Кто боится Элизабет Мосс Кто боится Элизабет Мосс

Василий Корецкий о писательском хорроре «Ширли»

Weekend
Почему исследования в пользу «жаворонков» в корне не верны Почему исследования в пользу «жаворонков» в корне не верны

Книга, где развенчиваются мифы о «жаворонках» и «совах»

СНОБ
Обычные отношения. Как сериал «Нормальные люди» стал манифестом любви миллениалов и поколения Z Обычные отношения. Как сериал «Нормальные люди» стал манифестом любви миллениалов и поколения Z

Сериал «Нормальные люди» стал хитом: его уже посмотрело 16 млн человек

Forbes
Как изучают климат: 10 фактов о климатологии Как изучают климат: 10 фактов о климатологии

В чем разница между погодой и климатом и почему она так важна сегодня?

Популярная механика
Конец эпохи нефти: почему она больше не будет особым товаром Конец эпохи нефти: почему она больше не будет особым товаром

Нефть, как в свое время уголь, постепенно превращается в нормальный товар

Forbes
Правила жизни Андрея Тарковского Правила жизни Андрея Тарковского

Правила жизни советского режиссера и сценариста Андрея Тарковского

Esquire
Трофей из России — легендарный Т-34 на службе вдали от дома Трофей из России — легендарный Т-34 на службе вдали от дома

Т-34 побывал везде - в Европе, на Ближнем Востоке, в Африке

Maxim
Клинт Иствуд: версия 9.0 Клинт Иствуд: версия 9.0

Человек, в которого могли бы влюбляться наши бабушки, но влюбляемся мы

OK!
Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами? Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами?

Что такое виктимология и поможет ли её изучение женщине не стать жертвой насилия

Cosmopolitan
«Слухи, образы, эмоции. Массовые настроения россиян в годы войны и революции» «Слухи, образы, эмоции. Массовые настроения россиян в годы войны и революции»

Отрывок из книги В. Аксенова: о крестьянах и их отношении к Первой мировой войне

N+1
«Простая человеческая слабость может сделать больше, чем идеальный имидж» «Простая человеческая слабость может сделать больше, чем идеальный имидж»

Почему возможность показать свою уязвимость — путь сильных и успешных людей

Psychologies
Комментировать тело вашего партнера – плохая затея Комментировать тело вашего партнера – плохая затея

Мы не прочь услышать голую правду, но лишь когда на ней что-то надето

GQ
Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин

Фильмы про выживание — зрелище не для слабонервных

Playboy
Учебник английского языка: самые распространенные ошибки в английском языке Учебник английского языка: самые распространенные ошибки в английском языке

25 ошибок, которые чаще всего допускают в английском языке

Esquire
Супергерой для TikTok: зачем соцсеть переманила гендиректора из Disney Супергерой для TikTok: зачем соцсеть переманила гендиректора из Disney

Как китайская компания убедила топ-менеджера DIsney сменить работу

Forbes
Дедушка Jeep. Копаемся в истории легендарного Willys MB Дедушка Jeep. Копаемся в истории легендарного Willys MB

Вспоминаем историю главного внедорожника Великой Отечественной войны

РБК
Похороны Зевса. Послесловие к фильму Лозницы Похороны Зевса. Послесловие к фильму Лозницы

С какой стати фильм «Государственные похороны» стал одним из хитов интернета

СНОБ
Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел

Чем Порошенко заинтересовал правоохранительные органы на этот раз

СНОБ
5 позитивных утверждений, которые помогут не падать духом 5 позитивных утверждений, которые помогут не падать духом

В самые грустные дни важно найти внутреннюю опору

Psychologies
Правила жизни Бориса Акунина Правила жизни Бориса Акунина

Правила жизни писателя и ученого-япониста Бориса Акунина

Esquire
Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою

Способ, с помощью которого можно создать миссию для своей компании

VC.RU
Кайф и трепет в кондитерском искусстве Кайф и трепет в кондитерском искусстве

Валерия Сидорова — шеф-кондитер ресторана White Rabbit

Bones
Спокойствие, только спокойствие: управляем своим состоянием с помощью дыхания Спокойствие, только спокойствие: управляем своим состоянием с помощью дыхания

Сохранение спокойствия очень важно для психического и физического благополучия

Cosmopolitan
Пассивные агрессоры и как с ними справиться Пассивные агрессоры и как с ними справиться

Ужиться с партнером, склонным к пассивной агрессии, — испытание не из легких

Psychologies
Одна вокруг света на карантине: восьмое чудо света и разрыв шаблонов Одна вокруг света на карантине: восьмое чудо света и разрыв шаблонов

72-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Открыть в приложении