Квантовый глаз различает примесь в кристалле экспресс
Кристалл флюорита похож на прозрачное стекло, но стоит добавить в него немного атомов эрбия — и он начинает иначе пропускать свет. Одни цвета поглощает сильнее, другие слабее. По этой «оптической подписи» можно понять, есть ли в кристалле примесь.
Авторы работы рассчитали, как свет взаимодействует с двумя видами кристаллов: чистым и с добавкой эрбия. Для этого они построили компьютерные модели маленьких кусочков кристалла и посчитали, сколько света какой энергии поглощается. Получилось по полторы тысячи точек для каждого вида. Затем эти данные использовали для обучения компьютера.
Квантовые вычислители пока уступают классическим в точности, но их преимущество может проявиться на более сложных задачах. Здесь же важно, что квантовая модель вообще смогла обучиться на реальных данных и дать осмысленный результат. Это как если бы ребёнок, только начавший читать, уже разбирал бы не только буквы, но и целые слова.
Такие методы помогут быстро проверять чистоту материалов в промышленности. А квантовые компьютеры, возможно, научатся распознавать даже самые тонкие отличия, которые обычным не под силу.
Эрбий добавляют в оптоволокно, чтобы усиливать световой сигнал, — тот же атом, что и в кристалле из этой работы, помогает интернету работать быстрее.
В романе «Три тела» Лю Цысиня инопланетяне используют развёрнутые протоны для наблюдения за Землёй — здесь же крошечные квантовые системы учатся различать атомы в кристалле.