Ученые ЮУрГУ научились управлять свойствами света так, чтобы уменьшить помехи при измерениях. Это позволяет повысить точность квантовых систем, в том числе квантовых компьютеров, которые способны решать задачи, недоступные для обычных машин.
Обычно свет «дрожит» — его параметры постоянно колеблются, что мешает точным измерениям. Ученые нашли способ перераспределить эти колебания — уменьшить помехи там, где они важнее всего. Это позволяет улавливать сверхслабые сигналы, например, рябь пространства-времени от гравитационных волн.
«Самое удивительное, что процедура вычитания фотонов часто приводит к обратному эффекту: выходной свет может стать более ярким, чем входной. С точки зрения классической физики это нонсенс, но в квантовой логике — обычная практика», — подчеркнул один из разработчиков, профессор лаборатории «Квантовая инженерия света» Сергей Подошведов.
Процедура вычитания фотона — не механическое удаление «кусочка света», а строго обоснованная квантовая операция, требующая стандартного оборудования и не нуждающаяся в экзотических кристаллах. При определенных условиях операции добавления и вычитания фотонов становятся равносильными.
Технология востребована в квантовых вычислениях — там, где обычные компьютеры бессильны. Свет проходит через сложную систему зеркал, и на выходе получается решение сложнейших математических задач, недоступных для классических машин.
«До недавнего времени перед нами стояла сложная математическая проблема: расчет смешения двух сжатых состояний на светоделителе с последующим измерением фотонов. Оказалось, что надо было просто подойти к решению с другой стороны», — отметил лаборант-исследователь ЮУрГУ, аспирант Михаил Подошведов.
Следующий этап — масштабирование алгоритма, к которому команда планирует привлечь профессиональных математиков для создания более мощных квантовых устройств.
Результаты опубликованы в журнале Optics Express (Q1).
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
