Российские исследователи в сотрудничестве с коллегами из Сирии и Ирана создали метод, который значительно увеличивает объем информации, получаемой при квантовых измерениях, при этом сокращая количество повторных замеров в десятки тысяч раз без ущерба для точности.
Квантовые измерения позволяют с высокой точностью определять физические параметры и фиксировать даже самые незначительные их изменения. Это используется, например, в квантовых магнитометрах и навигационных устройствах. Однако из-за «хрупкости» квантовых частиц каждое измерение приводит к разрушению их состояния, что вынуждает повторять эксперименты многократно. Для уменьшения числа замеров применяется постселекция, или «квантовая компрессия», но при этом теряется часть полезной информации, что снижает точность результатов.
«Основное преимущество нашего метода заключается в преодолении факторов, которые затрудняют проведение измерений: неидеальности подготовки квантовых состояний и аппаратных шумов. Чем больше измерений проводится, тем сильнее эти факторы влияют на результаты. Наш метод позволяет сократить число замеров в десятки тысяч раз, что значительно уменьшает влияние этих факторов. В статье, о которой идет речь, число необходимых измерений удалось уменьшить примерно в 40 тысяч раз. Кроме того, сокращение числа замеров экономит значительное количество времени», – отметил соавтор исследования, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Владимир Томилин.
Ученые разработали способ настройки фильтра для отбора частиц таким образом, что особый сдвиг фазы идеально согласуется с тем, который частица получает при взаимодействии с прибором. Это позволяет сохранить необходимую информацию и уменьшить количество замеров в десятки тысяч раз. Расчеты также показали, что эффективность метода можно повысить, используя кудиты – многомерные квантовые системы, которые являются расширением традиционных кубитов. В то время как кубит может находиться только в двух базовых состояниях, кудит способен использовать большее количество состояний, что дает дополнительный выигрыш в объеме информации, получаемой за одно успешное измерение.
В перспективе авторы планируют определить, для каких типов квантовых систем данный метод будет наиболее эффективным. В исследовании приняли участие ученые из ИАиЭ СО РАН, НГУ, Университета Латакии в Сирии и Института исследований и технологий в Иране.
Источник: ТАСС
распечатать статью
