| Разработчики: | Московский физико-технический институт (МФТИ), Terra Quantum |
| Дата премьеры системы: | 2021/04/05 |
| Отрасли: | Образование и наука |
2021: Анонс квантового магнитометра
5 апреля 2021 года стало известно о том, что физики из МФТИ и компании Terra Quantum вместе с коллегами из США и Швейцарии разработали алгоритм, который позволяет проводить измерения с помощью искусственных многоуровневых атомов. Такой квантовый сенсор позволяет получить необходимую точность при измерении магнитных полей. Он также найдет применение при исследовании мозга и в изучении дальнего космоса. Статья вышла в журнале Physical Review Research.
Как пояснялось, на апрель 2021 года квантовые технологии являются одними из наиболее многообещающих технологий будущего. Научное сообщество уже научилось строить квантовые машины, которые превосходят по вычислительной мощности классические суперкомпьютеры. Одна из задач, для решения которых оказывается выгодно использовать квантовые ресурсы, — это оптимизация точности измерений. Важные открытия нередко делаются благодаря высокоточным приборам: телескопы помогают астрономам глубже заглянуть в космос, биологи все точнее видят микромир с помощью микроскопов, а археологам нужны масс-спектрометры для определения возраста ископаемых.
В основе процедуры классических измерений лежат фундаментальные принципы, которые не позволяют преодолеть квадратичное уменьшение ошибки измерения с ростом времени измерения. Другими словами, чтобы удвоить точность измерений, нужно проводить их в четыре раза дольше. В то же время квантовый подход позволяет удвоить точность измерений, проводя их в всего в два раза дольше. Может показаться, что это несущественно, но если необходимо повысить точность измерения в тысячу раз, это значит, что классический эксперимент будет идти уже в миллион раз дольше, чем квантовый.
Коллектив исследователей из МФТИ и швейцарской компании Terra Quantum разработал алгоритм измерения магнитных полей с помощью многоуровневого сверхпроводящего атома.
 | Ранее наша группа показала, что чувствительность искусственных атомов можно увеличить, если рассмотреть не двухуровневую систему — кубит, а многоуровневую. Например, сверхпроводящая цепь, которая активно используется в квантовых вычислениях в режиме кубита, может использоваться в режиме трехуровневой системы. В этой работе мы предложили алгоритм для измерения магнитных полей с помощью таких многоуровневых систем. рассказал Михаил Перельштейн, научный сотрудник лаборатории физики квантовых информационных технологий МФТИ, аспирант Физтех-школы физики и исследований им. Ландау |  |
| | Мы оптимизировали время взаимодействия многоуровневого атома и магнитного поля на каждом шаге алгоритма. Оказалось, что линейное увеличение времени взаимодействия на каждом шаге является оптимальной процедурой. В результате алгоритм так и назвали — Linear Ascending Metrological Algorithm, или просто LAMA. дополнил Никита Кирсанов, один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории физики квантовых информационных технологий МФТИ и также аспирант Физтех-школы физики и исследований им. Ландау | |
Возможных приложений у квантовых магнитометров много. Точность, а значит, и скорость измерений особенно важна при работе с чувствительными образцами и живыми тканями. Например, в процессе исследования мозга в кровь пациенту вводятся радиоактивные изотопы, и чем точнее датчик, тем ниже необходимая доза. Такой квантовый магнитометр можно установить и на спутник, он сможет собирать информацию об астрономических явлениях на расстояниях, которые не под силу классическим приборам. Более того, система из нескольких квантовых магнитометров может работать как сверхчувствительный пространственный детектор. Такие приборы нужны, чтобы делать томографию пациентам, анализировать месторождения руды, изучать структуру биомолекул и неорганических материалов.
Смотрите также
