Способ повышения эффективности квантовых измерений
Российские ученые совместно с коллегами из Сирии и Ирана разработали метод, который позволяет извлекать максимум информации из квантовых измерений, сокращая количество повторных измерений в десятки тысяч раз без потери точности. Об этом сообщили в пресс-службе Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН. Об этом пишет сайт ТАСС.
Квантовые измерения обеспечивают высокую точность в определении физических параметров и выявлении их минимальных изменений. Например, так функционируют квантовые магнитометры и навигационные устройства. Однако из-за "хрупкости" квантовых частиц каждое измерение разрушает их состояние, что требует многократных повторений экспериментов. Для уменьшения числа замеров ученые используют постселекцию ("квантовую компрессию"), но это приводит к потере части полезной информации и снижению точности.
"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 40 тысяч раз. Также, сокращая количество замеров, мы экономим значительное время", - отметил соавтор исследования, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Владимир Томилин.
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 позволяет сохранить необходимую информацию и уменьшить количество замеров в десятки тысяч раз. Расчеты также показали, что эффект можно усилить, используя кудиты - многомерные квантовые системы, являющиеся обобщением кубитов. Если кубит может находиться в двух базовых состояниях, то кудит способен использовать большее количество состояний. Увеличение размерности системы предоставляет дополнительный выигрыш в объеме информации, получаемой за один удачный опыт.
В будущем авторы намерены выяснить, для каких типов квантовых систем можно применить предложенный метод. В исследовании участвовали ученые из ИАиЭ СО РАН, НГУ, Университета Латакии в Сирии и IPM (Иран). Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Research (Q1).
