АКТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ
Keywords:
Ключевые слова: квантовая физика, квантовые вычисления, квантовые коммуникации, квантовая криптография, квантовые сенсоры, квантовые материалы, сверхпроводимость, квантовая метрология, фотоника, искусственный интеллект.Abstract
Аннотация. Квантовая физика является одной из наиболее быстро
развивающихся областей современной науки, оказывающей существенное
влияние на развитие информационных технологий, материаловедения,
медицины и энергетики. В последние годы значительный прогресс был
достигнут в области квантовых вычислений, квантовых коммуникаций,
квантовой криптографии, квантовой метрологии и разработки новых квантовых
материалов. Особое внимание уделяется созданию масштабируемых квантовых
процессоров, развитию топологических состояний вещества, исследованию
высокотемпературной сверхпроводимости и внедрению квантовых технологий в
практические приложения. Дополнительным фактором ускорения научного
прогресса стало использование методов искусственного интеллекта для
моделирования сложных квантовых систем. Целью данной работы является
анализ современных направлений теоретических и прикладных исследований в
квантовой физике, оценка их научной значимости и выявление перспектив
дальнейшего развития. Проведенный обзор показывает, что интеграция
фундаментальных исследований и инженерных разработок формирует основу
для создания нового поколения технологий, способных существенно изменить
различные отрасли экономики и науки.
References
Литература:
1. Preskill J. Quantum Computing in the NISQ era and beyond. Quantum. 2018;2:79.
DOI: 10.22331/q-2018-08-06-79.
2. Arute F, Arya K, Babbush R, Bacon D, Bardin JC, Barends R, et al. Quantum
supremacy using a programmable superconducting processor. Nature.
2019;574(7779):505–510. DOI: 10.1038/s41586-019-1666-5.
3. Bharti K, Cervera-Lierta A, Kyaw TH, Haug T, Alperin-Lea S, Anand A, et al.
Noisy intermediate-scale quantum algorithms. Rev Mod Phys. 2022;94(1):015004.
DOI: 10.1103/RevModPhys.94.015004.
4. Kimble HJ. The quantum internet. Nature. 2008;453(7198):1023–1030. DOI:
10.1038/nature07127.
5. Wehner S, Elkouss D, Hanson R. Quantum internet: A vision for the road ahead.
Science. 2018;362(6412):eaam9288. DOI: 10.1126/science.aam9288.
6. Pirandola S, Andersen UL, Banchi L, Berta M, Bunandar D, Colbeck R, et al.
Advances in quantum cryptography. Adv Opt Photon. 2020;12(4):1012–1236. DOI:
10.1364/AOP.361502.
7. Awschalom DD, Hanson R, Wrachtrup J, Zhou BB. Quantum technologies with
optically interfaced solid-state spins. Nat Photonics. 2018;12(9):516–527. DOI:
10.1038/s41566-018-0232-1.
8. Altman E, Brown KR, Carleo G, Carr LD, Demler E, Kolodrubetz M, et al.
Quantum simulators: Architectures and opportunities. PRX Quantum.
2021;2(1):017003. DOI: 10.1103/PRXQuantum.2.017003.
9. Blais A, Grimsmo AL, Girvin SM, Wallraff A. Circuit quantum electrodynamics.
Rev Mod Phys. 2021;93(2):025005. DOI: 10.1103/RevModPhys.93.025005.
10. Zurek WH. Quantum decoherence. Phys Today. 2014;67(10):44–50. DOI:
10.1063/PT.3.2550.
11. Hasan MZ, Kane CL. Colloquium: Topological insulators. Rev Mod Phys.
2010;82(4):3045–3067. DOI: 10.1103/RevModPhys.82.3045.
12. Qi XL, Zhang SC. Topological insulators and superconductors. Rev Mod Phys.
2011;83(4):1057–1110. DOI: 10.1103/RevModPhys.83.1057.
13. Keimer B, Kivelson SA, Norman MR, Uchida S, Zaanen J. From quantum matter
to high-temperature superconductivity in copper oxides. Nature.
2015;518(7538):179–186. DOI: 10.1038/nature14165.
14. Degen CL, Reinhard F, Cappellaro P. Quantum sensing. Rev Mod Phys.
2017;89(3):035002. DOI: 10.1103/RevModPhys.89.035002.
15. Carleo G, Cirac I, Cranmer K, Daudet H, Schuld M, Tishby N, et al. Machine
learning and the physical sciences. Rev Mod Phys. 2019;91(4):045002. DOI:
10.1103/RevModPhys.91.045002.
