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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Алюминиевые батарейки лучше литий-ионных 12.10.2019 Физики утверждают, что аккумуляторы на основе ионов алюминия намного эффективнее и безопаснее для экологии, чем популярные сегодня литиевые батареи. Прогресс невозможно остановить, и сегодня все мы зависим от батареек, нравится нам это или нет. Все, от смартфонов до автомобилей, требует для работы аккумулятор. Однако современные литий-ионные обладают рядом очевидных недостатков. Новое исследование показало, что модернизированный тип алюминиевого аккумулятора во многом превосходит современный стандарт. Основное преимущество алюминиевых аккумуляторов - это сравнительно низкие производственные затраты и использование материалов, которые в изобилии встречаются на нашей планете и при этом легко доступны. Это значит, что человеку не придется разрушать целые экосистемы и тратить огромные ресурсы на то, чтобы добыть материалы для их изготовления. В первую очередь этот концепт подходит для крупномасштабных энергосистем - например для районов, где существует возможность добывать энергию из возобновляемых источников и ее нужно где-то хранить. Помимо дефицита лития, производители классических литий-ионных аккумуляторов также сталкиваются с проблемой использования кобальта, потенциально опасного для человека металла. Если у промышленников получится перейти на алюминий, то мы станем заметно меньше зависеть от ископаемого топлива, да и сам процесс производства и переработки батареек заметно упростится. Физик Патрик Йоханссон из Технологического университета Чалмерса в Швеции также отметил, что аккумуляторы нового типа также обладают удвоенной энергоемкостью в сравнении с теми видами алюминиевых батарей, что уже существуют на рынке. Сам по себе концепт не является новаторским, но если раньше в качестве катода использовался графит, то теперь его заменил антрахинон. Этому изобретению есть куда развиваться. Особенно это касается электролита - химической смеси, которая и стимулирует движение ионов между катодом и анодом. По словам Йохансона, алюминий в принципе является лучшим носителем заряда, чем литий, поскольку он многовалентный и "каждый ион компенсирует несколько электронов".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025