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
Тяжелее, когда легче: неочевидные последствия похудения Тяжелее, когда легче: неочевидные последствия похудения

Какие трудности могут возникнуть после достижения желанного результата

Psychologies
Шоу должно продолжаться Шоу должно продолжаться

Самые интересные премьеры Женевского автосалона

Популярная механика
Как поддержать организм: 8 главных вопросов про иммунитет Как поддержать организм: 8 главных вопросов про иммунитет

FAQ по иммунной системе организма

Cosmopolitan
100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Вкус и аромат радости Вкус и аромат радости

Рассматриваем самые распространенные цветочные добавки к чаю

Наука и жизнь
Английский не нужен: как обманывают себя россияне, когда начинают учить иностранный язык Английский не нужен: как обманывают себя россияне, когда начинают учить иностранный язык

Россияне учат английский, чтобы лучше выглядеть в собственных глазах

Forbes
Дмитрий Михайлов: Почему тема Великой Отечественной войны стала главной в культурной политике государства Дмитрий Михайлов: Почему тема Великой Отечественной войны стала главной в культурной политике государства

У обращения к теме Великой Отечественной войны есть своя политическая логика

СНОБ
Говорите мне «ты», мне всего пятьдесят!: колонка о том, станем ли мы бессмертными (в будущем) Говорите мне «ты», мне всего пятьдесят!: колонка о том, станем ли мы бессмертными (в будущем)

Размышления о том, каким будет будущее людей

Esquire
Дань памяти: как ищут пропавших без вести солдат Великой Отечественной Дань памяти: как ищут пропавших без вести солдат Великой Отечественной

В болотной трясине и под дерном до сих пор скрыта память о жестоких сражениях

Популярная механика
10 сериалов, навсегда изменивших телевидение 10 сериалов, навсегда изменивших телевидение

Десяток классических сериалов, не будь которых, тебе бы пришлось смотреть ерунду

Maxim
Деревянко, Высоцкая, Виторган и другие — о карантине и приметах времени Деревянко, Высоцкая, Виторган и другие — о карантине и приметах времени

Филиппенко, Деревянко, Виторган и Высоцкая — как они проводят время

РБК
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
Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы Lexus покоряет Байкал: лед, вода и медные трубы

Тест-драйв Lexus в экстремальных условиях

Maxim
Райский уголок Райский уголок

Пришло время сменить декорации!

Лиза
Доктор едет, едет Доктор едет, едет

Два врача и программист построили цифровую платформу для ДМС

Forbes
Самое холодное место во вселенной Самое холодное место во вселенной

Насколько холоден холодный космос?

Популярная механика
Хромые клячи: 15 провальных автомобильных проектов Хромые клячи: 15 провальных автомобильных проектов

Порой новейшие автомобильные проекты обречены на громкий провал

Популярная механика
«Посмотрите, кто умер»: потерянное стихотворение Иосифа Бродского на смерть Элвиса Пресли «Посмотрите, кто умер»: потерянное стихотворение Иосифа Бродского на смерть Элвиса Пресли

Что необычного в этой копии стихотворения Иосифа Бродского?

Forbes
Разработчик поиска на сайтах и психологи для сотрудников: 25 стартапов — будущих «единорогов» по версии Forbes Разработчик поиска на сайтах и психологи для сотрудников: 25 стартапов — будущих «единорогов» по версии Forbes

Список компаний, оценка которых в ближайшее время может превысить $1 млрд

VC.RU
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
Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств

Общество должно разрешить мужчинам быть слабыми

Esquire
ЗОЖ или фитнес-фанатизм? 9 признаков, что ты занимаешься спортом слишком много ЗОЖ или фитнес-фанатизм? 9 признаков, что ты занимаешься спортом слишком много

Всего хорошего должно быть в меру

Playboy
Новые простые Новые простые

Ксения Рождественская об американских демократах в фильме «Снести Большой дом»

Weekend
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
Дьявол в деталях: как оформляют модные магазины Дьявол в деталях: как оформляют модные магазины

Как модные бренды декорируют свои пространства?

GQ
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
Избавиться от слов-паразитов и говорить эффектно. Как? Избавиться от слов-паразитов и говорить эффектно. Как?

Слова паразиты засоряют речь, мешают красиво выражать мысли и портят впечатление

Psychologies
Тагишский метеорит оказался щелочным Тагишский метеорит оказался щелочным

Канадские геохимики проанализировали фрагменты Тагишского метеорита

N+1
Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать

Для долгой работы коробок в «автоматах» нужно регулярно менять масло

РБК
Открыть в приложении