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
24 общеупотребительных слова, которые на самом деле являются торговыми марками 24 общеупотребительных слова, которые на самом деле являются торговыми марками

История названий брендов, которые превратились в часть нашей повседневной жизни

Esquire
Почему «Фаустпатрон» так и не стал супероружием Почему «Фаустпатрон» так и не стал супероружием

Хороший пиар — дороже правды

Maxim
Как сохранять мотивацию и не отвлекаться на удаленной работе Как сохранять мотивацию и не отвлекаться на удаленной работе

Как сохранять позитивный настрой и получать удовольствие от работы дома

РБК
Операция «Антимозг» Операция «Антимозг»

О вреде умственного напряжения и творческой пользе бездумного существования

Maxim
Русская чайная машина братьев Баташевых Русская чайная машина братьев Баташевых

В 1909 году Тулу взбаламутили слухи о проезде через город императорской семьи

Караван историй
Хитрая схема: почему бензин в России не дешевеет даже при ценах на нефть, как в 2000-х Хитрая схема: почему бензин в России не дешевеет даже при ценах на нефть, как в 2000-х

Нефтяные котировки рухнули до уровней 2000-х, а цены на бензин не снижаются

Forbes
Сибирь назвали центром происхождения многобугорчатых Сибирь назвали центром происхождения многобугорчатых

Таштыкию новую и тагарию древнюю нашли под Красноярском

N+1
Почему девочки мечтают о дне свадьбы? Почему девочки мечтают о дне свадьбы?

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

Psychologies
Заболеет ли доллар? Чем грозят вашим сбережениям деньги, «разбрасываемые с вертолета» в США Заболеет ли доллар? Чем грозят вашим сбережениям деньги, «разбрасываемые с вертолета» в США

Комплекс мер по стимулированию экономики США оценивается в $2 трлн долларов

Forbes
А дома лучше? А дома лучше?

Вынужденный режим самоизоляции изменил в нашей жизни многое

Grazia
«Всё, что я делаю, может быть ошибкой»: почему миллиардер Тоби Лютке советует видеоигры и мягкое отношение к критике «Всё, что я делаю, может быть ошибкой»: почему миллиардер Тоби Лютке советует видеоигры и мягкое отношение к критике

Глава Shopify о ментальных установках, которые помогут развить карьеру и бизнес

VC.RU
Бодрящие факты о похмелье: действительно ли алкоголь обезвоживает? Бодрящие факты о похмелье: действительно ли алкоголь обезвоживает?

Алкоголь действует на организм несколько иначе, чем ученые предполагали

Популярная механика
Как покраситься дома: 7 правил от профессиональных стилистов Как покраситься дома: 7 правил от профессиональных стилистов

Покрасить волосы дома не так сложно, как тебе кажется

Cosmopolitan
Роман Певзнер Роман Певзнер

Коммерческий директор «Буше» о том, как работают пекарни в карантин

Собака.ru
Пребывание на МКС странным образом влияет на микробиомы астронавтов Пребывание на МКС странным образом влияет на микробиомы астронавтов

Пребывание на МКС оставляет у космонавтов особый «микробный отпечаток»

Популярная механика
7 этапов в отношениях с манипулятором 7 этапов в отношениях с манипулятором

По какому сценарию обычно развиваются токсичные отношения?

Psychologies
Альвдис Н. Рутиэн: Между Альвдис Н. Рутиэн: Между

Отрывок из романа по мотивам мифологии кельтов

СНОБ
Напечатанная микроракета промчалась по кровеносному сосуду Напечатанная микроракета промчалась по кровеносному сосуду

Среди микророботов был установлен рекорд скорости в 2,8 миллиметра в секунду

N+1
5 дизайнерских отелей, в которых хочется побывать после карантина 5 дизайнерских отелей, в которых хочется побывать после карантина

Пять отелей, где настроение определяет дизайн пространства

РБК
15 самых причудливых космических кораблей в кино 15 самых причудливых космических кораблей в кино

Cамые затейливые космолёты, которые напоминают кофеварку или воспаленные гланды

Maxim
«Нужно включать печатный станок»: основатель «Теремка» об ошибках властей и единственном выходе из кризиса «Нужно включать печатный станок»: основатель «Теремка» об ошибках властей и единственном выходе из кризиса

Как «Теремок» его бизнес переживает карантин

Forbes
«Битва экстрасенсов»: топ-7 самых странно одетых участников шоу «Битва экстрасенсов»: топ-7 самых странно одетых участников шоу

Собрали для тебя топ-7 главных стиляг программы «Битвы экстрасенсов»

Cosmopolitan
Мир никогда не будет прежним. Почему надежды на потрясение основ мира пандемией преувеличены Мир никогда не будет прежним. Почему надежды на потрясение основ мира пандемией преувеличены

Человечество слишком инертно, чтобы резко меняться даже под воздействием шока

СНОБ
Александр Дворкин: Унесенный Эрманом. Какая книга заставила священника Усатова отречься от веры Александр Дворкин: Унесенный Эрманом. Какая книга заставила священника Усатова отречься от веры

Монолог бывшего священника, в котором он объясняет мотивы своего отказа от сана

СНОБ
Таких не берут в психонавты Таких не берут в психонавты

Стинг, Бен Стиллер и принцесса Лея рассказывают, как употребляли галлюциногены

СНОБ
«У нас все хорошо!»: что скрывается за этими словами «У нас все хорошо!»: что скрывается за этими словами

Мысль о том, что над отношениями нужно работать, у многих вызывает отторжение

Psychologies
«Стартаперы — люди с нездоровой психикой»: главный герой фильма Юрия Дудя — о жизни в Кремниевой долине «Стартаперы — люди с нездоровой психикой»: главный герой фильма Юрия Дудя — о жизни в Кремниевой долине

Николай Давыдов стал одним из основных героев фильма Юрия Дудя

Forbes
10 стадий отношений, о которых должна знать каждая пара (на какой вы?) 10 стадий отношений, о которых должна знать каждая пара (на какой вы?)

Какие существуют этапы романтических отношений?

Playboy
6 вредных финансовых привычек, которые портят тебе жизнь (и мешают разбогатеть) 6 вредных финансовых привычек, которые портят тебе жизнь (и мешают разбогатеть)

Истинные причины, почему деньги утекают сквозь пальцы

Playboy
Открыть в приложении