Разработан квантовый алгоритм для рекордно точного измерения магнитных полей
Физики из МФТИ и компании Terra Quantum совместно с коллегами из США и Швейцарии разработали алгоритм, который позволяет проводить высокоточные измерения с помощью искусственных многоуровневых атомов.
Как отмечается, такой квантовый сенсор позволяет получить высокую точность при измерении магнитных полей для самых разных применений. Статья вышла в журнале Physical Review Research.
"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 легко использоваться в режиме трехуровневой системы. В этой работе мы впервые предложили алгоритм для измерения магнитных полей с помощью таких многоуровневых систем", отметил 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", продолжает Никита Кирсанов, еще один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории физики квантовых информационных технологий МФТИ и также аспирант Физтех-школы физики и исследований им. Ландау.
Сообщается, что решение оказалось удачным. Сравнение с другими квантовыми алгоритмами показало существенное превосходство метода.
Возможных приложений у квантовых магнитометров очень 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 могут потребоваться, чтобы делать томографию пациентам, анализировать месторождения руды, изучать структуру биомолекул и неорганических материалов.
