莫斯科物理技术学院的研究人员以及美国阿贡国家实验室的同事使用简单的光学工具实施了先进的量子算法来测量物理量。他们发表在《科学报告》上的研究使我们更接近低成本高性能线性光学传感器。从天文学到生物学，各种研究领域都在寻找这样的工具。最大化测量工具的灵敏度对于任何科学和技术领域都是必不可少的。例如，天文学家试图发现遥远的宇宙现象，生物学家需要区分极其微小的有机结构，工程师必须测量物体的位置和速度。直到最近，还没有一种测量工具能够确保精度超过所谓的散粒噪声极限，而散粒噪声极限与经典观测的固有统计特性有关。量子技术提供了一种解决方案，可将精度提高到基本的海森堡极限，该精度源于量子力学的基本原理。 LIGO实验在2016年首次检测到引力波，表明通过将复杂的光学干涉方案和量子技术相结合，可以实现海森堡有限的灵敏度。量子计量学是物理学的前沿领域，涉及进行高度精确的量子测量的技术和算法工具。在最近的研究中，来自MIPT和ANL的团队将量子计量学与线性光学技术相融合。 “我们设计并构建了一种光学方案，以运行基于傅立叶变换的相位估计程序，”来自MIPT的研究合著者Nikita Kirsanov说。 “该过程是许多量子算法的核心，包括高精度测量协议。”大量线性光学元件（光束分离器，移相器和反射镜）的特殊布置允许获取几何角度，位置，速度和其他物理特性。对象的参数变为可能。该测量涉及对感兴趣的光学相位的数量进行编码，然后直接确定该数量。 MIPT量子信息技术物理实验室的负责人Gordey Lesovik说：“这项研究是对我们在通用量子测量算法上的工作的后续。” “在与芬兰阿尔托大学的研究团队的早期合作中，我们进行了转基因实验，在量子位上实验性地实现了类似的测量算法。”实验表明，该方案虽然包含了大量的光学元件，但它是可调节和可控制的。根据本文提供的理论估计，线性光学工具对于实现甚至相当复杂的操作也是可行的。 “这项研究已证明，线性光学器件为实现中等规模的量子测量和计算提供了负担得起且有效的平台。”阿贡大学杰出研究员Valerii Vinokur说。