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
Четыре комнаты Четыре комнаты

Анна Толстова об опытах радикальной самоизоляции в искусстве

Weekend
Ангелина во плоти Ангелина во плоти

Бесстрашная актриса Ангелина Поплавская – без маски и химзащиты

Maxim
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
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Заслуженные изгои Заслуженные изгои

Как андерграунд становится мейнстримом

Weekend
Инженер предложил подстеречь межзвездный астероид группой кубсатов с солнечным парусом Инженер предложил подстеречь межзвездный астероид группой кубсатов с солнечным парусом

Изучение космических объектов при помощи группы кубсатов с солнечным парусом

N+1
До сих пор работают! Лучшие упражнения из аэробики 90-х от Синди Кроуфорд До сих пор работают! Лучшие упражнения из аэробики 90-х от Синди Кроуфорд

Несложный комплекс упражнений поможет преобразить фигуру

Cosmopolitan
Алексей Ретинский Алексей Ретинский

Алексей Ретинский — мультимедиа-художник нового времени

Собака.ru
«Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии «Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии

Как спортивные судьи выживают на карантине

Forbes
Дать на лапу: 9 самых громких судебных процессов над животными Дать на лапу: 9 самых громких судебных процессов над животными

Петух, заключивший сделку с дьяволом, волк-оборотень, термиты-разрушители

Esquire
Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей

У мышей, в кишечнике которых много бактерий четырех семейств, память лучше

N+1
Правила жизни Денниса Хоппера Правила жизни Денниса Хоппера

Правила жизни актера Денниса Хоппера

Esquire
Дуров назвал США полицейским государством и назвал 7 причин туда не переезжать. В соцсетях на это отреагировали неоднозначно Дуров назвал США полицейским государством и назвал 7 причин туда не переезжать. В соцсетях на это отреагировали неоднозначно

8 мая Павел Дуров назвал семь причин не переезжать в Кремниевую долину

Esquire
Космическую «корову» объяснили коллапсом массивной звезды Космическую «корову» объяснили коллапсом массивной звезды

Яркая и крупная вспышка AT2018cow могла появиться вследствие взрыва звезды

N+1
Как пережить разлуку с семьей из-за закрытия границ Как пережить разлуку с семьей из-за закрытия границ

Как наименее болезненно пережить период разлуки с близкими?

Psychologies
Тайна космической невидимки: найдена ближайшая к Земле черная дыра Тайна космической невидимки: найдена ближайшая к Земле черная дыра

Обнаружена “тихая” черная дыра, которая не испускает рентгеновских лучей

Популярная механика
Сверхтяжёлый трофей: танк, ни разу не вступивший в бой Сверхтяжёлый трофей: танк, ни разу не вступивший в бой

Немецкий танк Pz.Kpfw. Maus оставил заметный след в истории танкостроения

Популярная механика
Итальянские каникулы Итальянские каникулы

Квартира, оформленная с уважением к итальянским традициям

AD
10 фильмов о любви втроем 10 фильмов о любви втроем

Десятка выдающихся кинокартин о любовных треугольниках

Esquire
Этическая нейросеть запретила гнаться за истиной и разрешила пытать заключенных Этическая нейросеть запретила гнаться за истиной и разрешила пытать заключенных

Нейросеть порекомендовала не доверять машинам

N+1
Революции и шпионы: как изображают Россию в зарубежных фильмах Революции и шпионы: как изображают Россию в зарубежных фильмах

Какой видят Россию зрители по всему миру?

РБК
Интерьер с харизмой Интерьер с харизмой

Яркий интерьер, главным героем которого стала кухня глубокого синего цвета

SALON-Interior
В путь зовет кино В путь зовет кино

В каких странах можно побывать с помощью фильмов?

Лиза
«Мамы в восторге»: как частные детские сады и спортивные секции подстроились под пандемию «Мамы в восторге»: как частные детские сады и спортивные секции подстроились под пандемию

Детский сектор сокращает расходы, чтобы после пандемии вернуться в офлайн

Forbes
Как добиться всего, чего хочешь: ключевые навыки успешной личности Как добиться всего, чего хочешь: ключевые навыки успешной личности

Кого можно считать успешным человеком и что отличает таких людей?

Cosmopolitan
Уроки пандемии: как научиться принимать то, на что нельзя повлиять Уроки пандемии: как научиться принимать то, на что нельзя повлиять

Действенное средство от тревоги во времена социальных катаклизмов

РБК
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
Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel

Ошибки в фильмах дают повод пересмотреть их еще раз

Maxim
Арсений Федоткин: Миллионеры в эпоху пандемии. Какие специалисты сегодня остро востребованы на рынке труда Арсений Федоткин: Миллионеры в эпоху пандемии. Какие специалисты сегодня остро востребованы на рынке труда

У кого растут зарплаты и на каких специалистов будет спрос после карантина

СНОБ
Открыть в приложении