Протокол для проектирования многомерных состояний

23.12.2021

Неизбежное присутствие шума и недостатки в характеристиках экспериментальных устройств снижают общее качество генерации многомерных состояний. Чтобы преодолеть эти ограничения, группа исследователей из римского университета Сапиенца, Королевского университета Белфаста и университета Палермо использовала протокол адаптивной оптимизации, способный создавать произвольные многомерные состояния.

Протокол адаптивной оптимизации конструирует произвольные многомерные состояния для решения задач квантовой информации, требующих нахождения оптимальных значений экспериментальных параметров в шумных условиях.

Создание многомерных квантовых состояний в протоколах квантовой информации обеспечивает лучшую производительность в различных приложениях: от безопасной квантовой связи до отказоустойчивых квантовых вычислений. Значительным достижением стала бы разработка универсальных протоколов, способных конструировать произвольные многомерные квантовые состояния. С этой целью было предложено и разработано несколько стратегий и платформ.

В рамках сценария полностью черного ящика протокол, предложенный учеными из университета Сапиенца, настраивает соответствующие экспериментальные параметры, полагаясь только на измеренное соответствие между произведенным и целевым состоянием, без необходимости описания настройки генерации.

Схема автоматизированной платформы для конструирования произвольных состояний кудита по орбитальному угловому моменту фотонов. Параметры эксперимента адаптивно оптимизированы для генерации целевых состояний.

Ученые экспериментально проверили протокол с использованием орбитального углового момента (ОУМ) классического света и одиночных фотонов. ОУМ - это степень свободы электромагнитного поля, связанная с его пространственным и фазовым профилем. Поскольку OУM представляет собой бесконечномерную степень свободы, он подходит для кодирования произвольных многомерных квантовых состояний. Авторы экспериментально реализовали протокол, используя платформу генерации состояний, основанную на динамике квантового блуждания в OУM и поляризационных степенях свободы. Путем настройки параметров операторов, действующих на состояние поляризации, можно спроектировать произвольное состояние пешехода, закодированное в пространстве OAM. Предлагаемый алгоритм оптимизации затем выполняет онлайн-настройку экспериментальных параметров, управляющих динамикой, для получения желаемого результата.

Показано, что протокол оптимизации хорошо работает в шумных экспериментальных условиях для нескольких четырехмерных целевых состояний OУM. Наконец, команда исследовала адаптируемость протокола, введя изменяющийся во времени шум в качестве внешнего воздействия на значения параметров. Протокол нашел новое оптимальное решение после введения этих внешних возмущений. Предлагаемый протокол применим в самых разных обстоятельствах, даже при наличии помех, без необходимости значительной тонкой настройки.

<< Назад: Приставка виртуальной ходьбы 23.12.2021

>> Вперед: Компьютерные очки для медитации 22.12.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Компактный прибор для визуализации активности мозга 26.03.2018 Британские ученые нашли способ миниатюризировать огромный магнитоэнцефалограф - прибор, позволяющий регистрировать изменения активности нейронов с интервалом в тысячные доли секунды и точно определять, в каком участке мозга идет работа. Заглянуть в живой мозг можно, сняв крышку черепа или просверлив в ней отверстия для электродов (так иногда поступают с лабораторными животными), и несколькими неинвазивными (без проникновения) способами. Электроэнцефалографы (ЭЭГ) регистрируют электрическую активность мозга, снимая колебания потенциалов с кожи головы; этот метод показывает изменения в работе мозга очень быстро, но с его помощью невозможно установить, где именно в мозге усилилась или стихла активность. Функциональные магнитные томографы (фМРТ) показывают, к каким участкам мозга приливает и от каких отливает кровь (предполагается, что кровь приливает к "работающим" группам нейронов). Точность локализации у фМРТ высокая, зато временное разрешение низкое - самые современные приборы дают максимум по одной картинке в секунду, а скорость взаимодействия нейронов намного выше. Магнитные энцелографы измеряют колебания магнитного поля, которые возбуждает активность нейронов. Эти приборы дают высокое пространственное и временное расширение, но у них есть свои недостатки: главный заключается в том, что они чрезвычайно громоздки. Человеку, голову которого помещают в такой прибор, нужно сидеть на месте, не двигаясь. У взрослых здоровых людей с этим проблем нет, но дела обстоят хуже, когда ученые работают с детьми или с людьми, из-за болезни неспособными держать голову ровно. Кроме того, наблюдать за работой мозга с помощью этих приборов можно только в лаборатории. Новая разработка британских ученых и инженеров может облегчить работу нейробиологов: созданный ими магнитоэнцефалограф (пока что прототип) представляет собой шлем с проводками. Надев такое устройство, человек может спокойно перемещаться и двигать головой; его корпус печатается на 3D-принтере по заранее подготовленной цифровой модели головы подопытного, поэтому его можно надежно закрепить на голове человека любого возраста. Создатели устройства рассчитывают на то, что их разработка поможет детям и подросткам, страдающим от психических расстройств, а ученые-нейрологи смогут наблюдать работу мозга в ситуациях, которые нельзя воссоздать в лабораторных условиях.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025