Ученые из РФ, Сирии и Ирана ускорили квантовые измерения в 40 тысяч раз

Новый метод квантовых измерений представили исследователи из России совместно с коллегами из Сирии и Ирана. Разработка позволяет извлекать максимум информации за одно измерение, сокращая их количество в десятки тысяч раз без потери точности. Об этом сообщает издание Самара онлайн 24.

Квантовые измерения важны для магнитометров и навигационных устройств, но хрупкость частиц разрушает их состояние при каждом замере, требуя множества повторений. Ученые применяли постселекцию, или «квантовую компрессию», однако она снижала точность. Новый подход преодолевает эти ограничения.

Соавтор исследования, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Владимир Томилин, пояснил: «Основная ценность нашего метода заключается в преодолении факторов, мешающих проведению замеров, таких как неидеальности приготовления квантовых состояний и аппаратные шумы. Чем больше измерений выполняется, тем сильнее эти факторы влияют на результат. С новым методом количество измерений уменьшается в десятки тысяч раз, что снижает влияние мешающих факторов. В нашем примере число необходимых измерений удалось сократить примерно в сорок тысяч раз. Также, сокращая количество замеров, мы экономим значительное время».

Ученые разработали способ настройки фильтра для отбора частиц, при котором особый сдвиг фазы идеально совпадает с тем, который частица получает при работе с прибором. Это сохраняет нужную информацию и уменьшает число замеров. Расчеты показали, что эффект можно усилить, используя кудиты — многомерные квантовые системы, обобщающие кубиты. Кудит способен использовать больше состояний, что дает дополнительный выигрыш в объеме информации за один удачный опыт.

В будущем авторы планируют выяснить, для каких типов квантовых систем применим предложенный метод. В исследовании участвовали ученые из ИАиЭ СО РАН, НГУ, Университета Латакии в Сирии и IPM (Иран). Результаты опубликованы в журнале Physical Review Research (Q1).