Сегодня 13 ноября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные впервые «порулили» квантовой неопределённостью в реальном времени

Квантовая неопределённость, или принцип неопределённости Гейзенберга, утверждает, что невозможно одновременно с высокой точностью измерить две взаимосвязанные характеристики квантового объекта. Именно поэтому электрон не движется по строго заданной орбите вокруг ядра атома, а существует в виде размытого электронного облака. Но, как выяснили учёные, этой неопределённостью можно управлять — и это открывает новые возможности для квантовых технологий.

 Источник изображения: University of Arizona

Источник изображения: University of Arizona

Чтобы понять идею, принцип неопределённости можно представить как надутый воздушный шар. Если на него надавить, шар сплющится в одном месте, но вытянется в другом — общий объём при этом не изменится. То же самое и в квантовом мире: уточняя одну характеристику частицы (например, её фазу или амплитуду), мы неизбежно теряем точность в другой. Однако само произведение этих неопределённостей остаётся постоянным.

В то же время произведение условно противостоящих друг другу квантовых характеристик остаётся неизменным. Возможность управлять квантовой неопределённостью в реальном времени — подкручивать точность измерения то одной, то другой характеристики из «противоречивых» пар открывает новые возможности в сфере квантовых измерений и, в частности, в квантовой криптографии.

Открытие сделали учёные из Университета Аризоны (University of Arizona). Они поставили перед собой задачу научиться в реальном времени изменять точность измерения либо фазы, либо амплитуды (интенсивности) фотонов. Одновременно с высокой точностью нельзя измерить обе эти характеристики фотона. В противном случае мы бы поймали его в пространстве и времени и могли бы рассчитать траекторию полёта с предсказанием дальнейшего движения, что лишает квантовый объект его сущности — набора вероятностей.

Учёные представляют задачу как сжатие света в форму пули, где «пуля» — это область возможных значений фазы и интенсивности фотона. Они смогли управлять процессом с помощью технологии четырёхволнового смешения, при котором различные источники света взаимодействуют и комбинируются друг с другом. Для этого был использован лазер со сверхбыстрыми (фемтосекундными) импульсами. Импульс лазера разбивался на три одинаковых луча с разной длиной волны (на три цвета) и фокусировался в кварцевом стекле. Изменение ориентации кварца по отношению к лучам меняло итоговый сигнал, как будто кто-то садился на надутый шарик: он то превращался в пулю, то округлялся.

Такое управление позволяет повысить точность измерения амплитуды света и улучшить соотношение сигнал/шум. Кроме того, оно открывает новое направление в квантовой криптографии. Теперь злоумышленнику, пытающемуся перехватить квантовый ключ, будет недостаточно просто зафиксировать факт передачи фотона — ему придётся учитывать ещё и уровень неопределённости, который динамически изменяется в процессе передачи. Это делает перехват практически невозможным.

По словам авторов, технология «сверхбыстрого квантового света» может найти применение не только в защищённой связи, но и в разработке высокочувствительных датчиков, квантовой химии и биомедицине. В будущем такие системы могут помочь создавать более точные диагностические инструменты, новые методы поиска лекарств и сенсоры для мониторинга окружающей среды.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Rockstar подтвердила релиз Red Dead Redemption на PS5, Xbox Series X и S, Switch 2 и смартфонах — дата выхода и подробности улучшений 6 мин.
Google представила геймерского ИИ-агента SIMA 2 — он умеет проходить незнакомые игры 2 ч.
AMD выпустила драйвер Radeon с поддержкой Ryzen 5 7500X3D, а также игр Call of Duty: Black Ops 7, Anno 117: Pax Romana и ARC Raiders 3 ч.
«Улыбка до ушей»: Amazon порадовала фанатов официальным трейлером второго сезона «Фоллаут» 3 ч.
Google грозит новый штраф в ЕС — на этот раз из-за неправильной борьбы со спамом 4 ч.
ИИ Google пробежится по рождественским распродажам за пользователя — сам выберет, сам закажет… и сам воспользуется? 4 ч.
Власти Франции полностью сняли с главы Telegram Павла Дурова запрет на выезд из страны 5 ч.
Анонсирована третья экранизация Death Stranding — мультсериал Death Stranding Isolations с новой историей и смелой анимацией 5 ч.
Apple заработает миллиарды на пользователях WeChat — компания договорилась с Tencent о комиссии в 15 % 6 ч.
Похоже, Red Dead Redemption выйдет на PS5, Switch 2, Xbox Series X и S раньше, чем RDR 2 6 ч.
Tesla отзывает более 10 000 домашних аккумуляторов Powerwall 2 — они могут спалить дом из-за дефектных элементов 27 мин.
Baidu анонсировала суверенные ИИ-ускорители Kunlun M100 и M300 для инференса и обучения 2 ч.
Вышла глобальная версия смартфона OnePlus 15 – цена от $900 3 ч.
Steam Machine превратится в «Куб-Компаньон» из игр Portal — Dbrand представила скин для грядущей приставки 3 ч.
Китай испытал самый большой в мире воздушный змей для добычи электричества из подъёмной силы ветра 3 ч.
Google инвестирует €5,5 млрд в дата-центры в Германии 5 ч.
Ретро-консоль Analogue 3D с поддержкой 4K и картриджей Nintendo 64 наконец поступит в продажу на следующей неделе 5 ч.
Меж болот и прерий: Meta начала строительство юбилейного 30-го дата-центра за $1 млрд 6 ч.
DJI выпустила селфи-дрон Neo 2 за €239 на глобальный рынок, но не в США 6 ч.
1024 ядра, 6 ГГц и 48 Тбайт DDR5-17600: Tachyum обновила характеристики несуществующего процессора Prodigy 7 ч.