0
3364
Газета Печатная версия

08.12.2020 19:06:00

Квантовая метрология

Новый подход обещает более «зрячие» микроскопы, телескопы и точнейшее измерение магнитного поля Земли

Тэги: физика, свет, макс планк, квант, история, квантовая теория, метрология


физика, свет, макс планк, квант, история, квантовая теория, метрология Схема получения связанных фотонных пар. Слева – желтый кольцевой резонатор, справа – интерферометры.

Сегодня физики напряженно работают над внедрением квантовой метрологии, которая уже успешно применяется в Лазерно-интерферометрической обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). LIGO состоит из двух обсерваторий: в Ливингстоне (штат Луизина) и в Хэнфорде (штат Вашингтон), расстояние между ними – 3002 км. Понятно, что подобные размеры неприменимы в обычной жизни, о чем писали сотрудники Массачусетского технологического института в статье «Квантовое преимущество в метрологии».

В арифметике не важно, умножаете ли вы 6 на 7 или 7 на 6, поскольку величины «коммутируют» друг с другом. Но в квантовой теории величины не коммутируют, поэтому повышение точности (разрешения) не требует заоблачных цен. Квантовое преимущество новой метрологии, по мнению авторов, проистекает из неклассической теории отсутствия коммутации. Квантовая метрология обещает более «зрячие» микроскопы и телескопы, точнейшее измерение магнитного поля Земли, что сулит создание нового поколения навигационных приборов и многое другое.

17-13-3480.jpg
Анализ вещества с помощью лазера, справа
внизу цилиндрический детектор.
Мечта ученых – это квантовый компьютер. Прообразы этих устройств создаются сейчас во многих лабораториях по всему миру. Одно из них – квантовый компьютер Q5 (5 указывает на число используемых кубитов), пущенный не так давно в Йорктауне, что к северу от Манхэттена. Ученые сегодня ищут пути достижения заветной цели, поскольку для устойчивой работы квантового компьютера нужно объединить не менее 50 кубитов.

Один из подходов заключается в использовании гетерогенных материалов со спиновыми дефектами. Классический пример – так называемая азотная вакансия в алмазе. Она возникает в результате замещения одного из атомов углерода на азот в окружении электронных облаков, влияющих на спин электрона. В Аргоннской лаборатории и Чикагском университете предложили использовать не алмаз, а карбид кремния (SiC) с «допингом» в виде атома хрома. Ученым удалось показать точность и эффективность подхода в определении положения отдельных атомов. Результаты предварительных расчетов были затем смоделированы на квантовом компьютере Q5.

Другой подход связан с фотонами, преимущество которых заключается в том, что они в отличие от электронов не взаимодействуют друг с другом и окружающими атомами. Последние годы прошли под знаменем все возрастающих рекордов связности (энтенглмента) фотонов и электронов. Большая международная команда под руководством ученых из Научно-исследовательского института во французском Варене еще четыре года назад предложила использовать частотные решетки для получения связанных друг с другом мультифотонных квантовых состояний. Авторы статьи в журнале Science считали, что им удалось сделать большой скачок на пути создания квантовых компьютеров.

17-13-4480.jpg
Хром (розовый шарик в центре) в спиновом
дефекте. Белая стрелка показывает
направление спина.  Иллюстрации Physorg
Сегодня их конкуренты из Сингапурского университета возлагают надежды на гетероструктуры, включающие железо, германий и теллур (Fe₃GeTe₂– GFT). Наночешуйки GFT толщиной 30 нанометров (нм) удерживаются вместе не с помощью химических связей, а слабыми физическими силами Ван-дер-Ваальса. Классический пример удержания твердотельных слоев с помощью этих сил – графит. Именно с его поверхности два наших нобелевских лауреата с помощью скотча «сняли» графен, представляющий собой монослой углеродных атомов.

Между слоями GFT был добавлен промежуточный слой хлористого хрома (CrCl3). Спариванием слоев управляли с помощью ворот подачи напряжения не выше 4,36 вольта. Сингапурцы надеются, что гетероструктуры с допингом позволят создать сверхчувствительные магнитные сенсоры и считывающие головки, а также иные устройства и приборы. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Советы без коммунистов

Советы без коммунистов

Александр Широкорад

К 100-летию Кронштадтского мятежа

0
1300
Первая мировая с трехдюймовкой и азбукой Морзе

Первая мировая с трехдюймовкой и азбукой Морзе

Алексей Олейников

Об артиллерии русской армии, ее союзниках и противниках

1
674
Федор Ушаков в битве с чумой

Федор Ушаков в битве с чумой

Владимир Лодкин

Русский военный флот как противоэпидемический спецназ

0
623
Добро пожаловать в консервный мир

Добро пожаловать в консервный мир

Дарья Любовик

О явлении, повлиявшем на ход войны

0
711

Другие новости

Загрузка...