Исследователи из университетов Киото и Хиросимы решили фундаментальную проблему квантовой физики, создав метод прямого измерения W-состояний — одного из двух основных типов многофотонной квантовой запутанности. Спустя более 25 лет после разработки аналогичного подхода для GHZ-состояний команда под руководством Сигэки Такэути продемонстрировала работающую технологию идентификации W-состояний «с одного выстрела», что открывает путь к квантовой телепортации и новым протоколам квантовых вычислений.
Главным препятствием в изучении многофотонных запутанных состояний была экспоненциально растущая сложность традиционной квантовой томографии — количество необходимых измерений взрывообразно увеличивается с добавлением каждого фотона. W-состояние, отличающееся циклической симметрией сдвига, требовало принципиально иного подхода по сравнению с хорошо изученными GHZ-состояниями, где все частицы находятся в одинаковом суперпозиционном состоянии.
Японские физики создали метод запутанного измерения, основанный на фотонной квантовой схеме, выполняющей квантовое преобразование Фурье для W-состояний любого количества фотонов. Для демонстрации они изготовили высокостабильную оптическую квантовую схему, способную работать без активного управления длительное время. При подаче трех одиночных фотонов в соответствующих поляризационных состояниях устройство успешно различало разные типы трехфотонных W-состояний, каждое из которых соответствует специфической неклассической корреляции между входными фотонами.
Прорыв открывает возможности для квантовой телепортации — передачи квантовой информации без физического перемещения частиц — и разработки новых протоколов квантовой связи. Технология также применима для передачи многофотонных запутанных состояний и создания измерительных квантовых вычислений нового поколения. Команда планирует масштабировать метод на большее количество фотонов и разрабатывать интегрированные фотонные чипы для запутанных измерений.
Команда из Технического университета Мюнхена, Принстонского университета и Google Quantum AI впервые экспериментально реализовала и наблюдала состояние с топологическим порядком Флоке — давно предсказанную, но ранее не зафиксированную квантовую фазу материи. Эксперимент проведен на процессоре из 58 сверхпроводящих кубитов, что демонстрирует потенциал квантовых устройств как полноценных лабораторий для изучения неравновесной квантовой материи.
Исследователи задали системе периодическое «ритмическое» управление, формируя неравновесную фазу, свойства которой нельзя описать равновесной термодинамикой. Им удалось напрямую визуализировать направленные краевые движения — характерный признак топологического порядка — и разработать новый интерферометрический алгоритм для зондирования скрытых топологических характеристик. В ходе измерений зафиксированы динамические «трансмутации» экзотических квазичастиц, считавшиеся ключевым предсказанием для таких состояний.
Топологический порядок Флоке относится к богатеющему классу неравновесных фаз, определяемых динамикой и эволюцией во времени. Подобные высоко запутанные состояния крайне трудно моделировать на классических компьютерах, поэтому квантовый процессор в данном случае выступает не только вычислителем, но и экспериментальной платформой для обнаружения и детального изучения новых форм квантового порядка.
Работа открывает путь к систематическому исследованию экзотических фаз вне равновесия и расширяет инструментарий квантового моделирования. Полученные подходы к управлению, визуализации краевой динамики и интерферометрии могут лечь в основу будущих квантовых технологий, включая надежные топологические элементы для вычислений и сенсоров нового поколения.
Create a motivational story about achieving your goal using all the words on the list ['abstraction', 'barriers', 'control', 'daft', 'each', 'fabrication', 'gadget', 'healing', 'imagination', 'jet', 'key', 'language', 'magnetism', 'name', 'observe', 'paradox', 'quantum', 'remember', 'safe', 'table', 'ufo', 'value', 'wake', 'xray', 'yellow', 'zero']
Давным-давно, в шумном городе жил молодой изобретатель по имени Алекс. У Алекса была страсть превращать абстракции в реальность, и его величайшей мечтой было создать революционный гаджет, который изменил бы мир. Однако это изобретение было не просто устройством; это была машина, способная на квантовое исцеление — концепция настолько продвинутая, что многие считали ее парадоксом. Она сочетала в себе новейшие рентгеновские технологии с квантовой физикой, обещая диагностировать и лечить недуги в наименьших возможных масштабах.
Несмотря на свой энтузиазм, Алекс столкнулся с многочисленными препятствиями. Скептики назвали эту идею глупой, отвергнув ее как простую выдумку чрезмерно активного воображения. Но Алекс знал, что у каждого новаторского изобретения есть свои скептики. Для них слова скептиков были просто шумом, бессмысленным, как наблюдение НЛО среди бела дня. Решив не сбиться с пути, Алекс взял себе за правило: «В след сомнения, наблюдай с ясностью».
Каждый день Алекс неустанно трудился, перебирая данные на своем загроможденном столе, рисуя чертежи и совершенствуя алгоритмы на специальном языке программирования, который они разработали. Лаборатория была наполнена гулом оборудования и мягким магнетизмом возможностей. Черные провода пересекали комнату, соединяя различные прототипы и мониторы. Маленький мигающий желтый свет стал маяком надежды, символом того, что прогресс достигается.
Были моменты разочарования, ощущения, что он застрял на нуле, но Алекс помнил ценность настойчивости. Они знали, что ключ к успеху — это не только упорный труд, но и способность наблюдать и адаптироваться. С каждой неудачей они учились и росли, корректируя свой подход, подобно тому, как опытный пилот сохраняет контроль над сложным самолетом.
Однажды вечером, когда солнце садилось и бросало теплый свет на город, Алекс откинулся на спинку кресла и сделал глубокий вдох. Они уставились на доску, покрытую уравнениями и заметками, понимая, что окончательный прорыв был не просто технической задачей, а умственной. Им нужно было думать по-другому, принять абстракцию идей и довериться своим инстинктам.
С новой энергией Алекс подошел к проблеме с новой точки зрения. Они вспомнили лекцию о парадоксе квантовой запутанности, области, где интуиция часто подводит. Это было ключевое понимание, помогающее им открыть новый подход, который перекинул мост между теорией и практикой. Решение, казалось, возникло словно из ниоткуда, как древнее имя, внезапно вспомненное после многих лет забвения.
По мере того, как дни превращались в недели, прототип начал обретать форму. Это было изящное, футуристическое устройство, словно из научно-фантастического фильма. Но что еще важнее, оно работало. Первые испытания показали многообещающие результаты, и вскоре Алекс был готов к полноценной демонстрации. Комната наполнилась ожиданием, когда машина с гулом и мягким свечением выполнила свое первое успешное исцеление.
Новость распространилась как лесной пожар. Изобретение Алекса было воспринято как чудо, свидетельство силы человеческой изобретательности и упорства. Скептики замолчали, и мир замер в благоговении. Имя Алекса стало синонимом инноваций и смелости. Они превратили абстракцию в реальность, сломав барьеры и доказав, что при достаточном воображении возможно все.
В конце концов, путешествие Алекса заключалось не только в создании новаторского устройства. Это был урок стойкости, важности никогда не сдаваться и веры в то, что даже самые сложные испытания можно преодолеть. Это была история о том, как пробудить свой потенциал, найти ценность в каждом опыте и удержать мечту, даже когда шансы казались невозможными.
И поэтому в свете их успеха Алекс понял, что истинная ценность их путешествия заключается не только в машине, которую они создали, но и в осознании того, что сила изменить мир заключена в каждом из нас. Все, что нам нужно, — это смелость мечтать, сила упорствовать и мудрость наблюдать и учиться на этом пути.
Коммерциализация квантовых телефонов началась в Центре квантовых технологий в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова. Об этом сообщил ректор вуза Виктор Садовничий на заседании попечительского совета МГУ в среду.
"Центр квантовых технологий создан на базе многих факультетов, он решает стратегические задачи в образовательном инновационном направлении. Получены результаты по созданию прототипов квантовых вычислений и квантовых компьютеров, создана аппаратура защищенных квантовых коммуникаций, в том числе через волоконные линии связи и атмосферные каналы... В центре идет коммерциализация квантовых шифраторов и квантовых телефонов. Уже один я видел и разговаривал [по нему]", - сказал Садовничий.
Он добавил, что в среднесрочной перспективе планируется начать коммерциализацию квантовых компьютеров.
Квантовый телефон представляет собой систему обмена голосовыми сообщениями и файлами на основе технологии квантовой криптографии. Телефонные аппараты подключены к серверу квантового распределения ключей. В момент разговора ключи передачи данных абонентов, которые меняются несколько раз в минуту, синхронизируются по защищенному от взлома каналу. Уникальная система будет востребована, в первую очередь, в банковской сфере и правительственных органах.
Президент РФ Владимир Путин 23 января проводит в Институте стран Азии и Африки заседание попечительского совета МГУ имени Ломоносова. Темами заседания стали промежуточные итоги программы развития МГУ до 2020 года, дальнейшее повышение конкурентоспособности университета на внутреннем и внешнем контурах, а также участие МГУ в передовых современных исследованиях.
