FAQ для студентов

Что такое квантовая электроника?

Во-первых, квантовая электроника — это область физики, объединяющая в себе оптику, квантовую механику и теорию твердого тела. Отнесение того или иного эффекта к области квантовой электроники обычно означает, что для этого эффекта принципиально взаимодействие электромагнитного излучения (не обязательно светового диапазона) с конденсированным состоянием вещества, причем для описания этого взаимодействия необходимо учесть квантовую природу вещества и/или излучения.

Во-вторых, кафедра квантовой электроники названа именно так потому, что большая часть лабораторий кафедры специализируется на изучении как минимум одного из эффектов, относящихся к квантовой электронике согласно первому пункту. Ранее кафедра носила название квантовой радиофизики (что означает примерно то же самое, но имеет более технический смысл на английском языке), и была переименована в 2001 году.

Что такое квантовая телепортация, квантовый компьютер и квантовая криптография?

Термин «телепортация» был использован для того, чтобы красиво назвать красивое явление квантовой оптики. «Квантовая телепортация» представляет собой эффект мгновенного переноса квантового состояния одной элементарной частицы на другую. Состояние первой частицы при этом необратимо портится. Экспериментальная реализация подобного эффекта требует сложной схемы эксперимента, и к настоящему моменту реализовано только на основе фотонов. Впервые эффект наблюдался в работе А. Цайлингера с сотрудниками в 1997 году (Nature, v. 390, p. 575 — 579, 1997).

Идеология квантового компьютера основана на построении вычислительных алгоритмов на основе так называемых «кубитов» — квантовых аналогов обычных битов, представляющих в каком-то смысле суперпозицию нуля и единицы. Математически доказывается, что для некоторых задач, имеющих экспоненциальную сложность в стандартной двоичной логике, возможно построение более быстро выполняемых алгоритмов на основе логики кубитов. Однако экспериментальная реализация подобных устройств на данный момент находится на уровне не очень удачных попыток создания экспериментальных схем, выполняющих отдельные логические операции.

Возможности квантовой криптографии основаны на существовании принципа Гейзенберга: невозможно измерить что-либо, не внеся возмущения в измеряемый объект. Благодаря этому возможно построение каналов передачи данных, защищенных от подслушивания: получатель всегда сможет определить, не пытался ли перехватить информацию кто-либо по дороге. Подробно о квантовой телепортации, квантовых вычислениях и квантовй криптографии можно узнать из книги «Физика квантовой информации» под редакцией Д. Боумейстера, А. Экерта и А. Цайлингера.