Статьи

Найдена точная динамика модели, состоящей из двух двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой электромагнитного поля идеального резонатора посредством вырожденных рамановских переходов, для когерентного и теплового состояний поля. Точное решение использовано для расчета атом-атомной отрицательности. Показано, что для сепарабельных начальных состояний атомов их взаимодействие с полем резонатора не приводит к возникновению атом-атомного перепутывания. Найдено, что для белловских начальных состояний атомов в случае когерентного поля резонатора имеет место эффект мгновенной смерти перепутывания для больших средних значений числа фотонов, в то время как для теплового шума указанный эффект отсутствует для любых интенсивностей резонаторного поля

В данной статье мы исследовали динамику систем двух и трех идентичных кубитов, резонансно взаимодействующих с выделенной модой общего теплового поля резонатора без потерь. Нами найдено решение квантового временного уравнения Лиувилля для различных трех- и двухкубитных перепутанных состояний кубитов. На основе указанных решений проведено вычисление критерия перепутанности кубитов - степени совпадения. Результаты численного моделирования степени совпадения показали, что увеличение среднего числа фотонов в моде приводит к уменьшению максимальной степени перепутывания. При этом показано, что двухкубитное перепутанное состояние более устойчиво по отношению к внешнему шуму, нежели трехкубитные перепутанные состояния Гринбергера - Хорна - Цайлингера (GHZ). При этом истинно перепутанное GHZ-состояние более устойчиво к шуму, чем GHZ-подобное перепутанное состояние.

В статье изучена динамика попарного перепутывания трех кубитов, два из которых захвачены в резонаторе и взаимодействуют с одномодовым идеальным резонатором посредством однофотонных переходов, а третий кубит находится вне резонатора. При этом учитывается диполь-дипольная связь между изолированным кубитом и кубитом в резонаторе. Нами найдено решение квантового нестационарного уравнения Шредингера для полной волновой функции системы для начальных сепарабельных и бисепарабельных состояний кубитов и теплового начального состояния поля резонатора. С помощью указанных решений вычисляется критерий перепутанности пар кубитов - отрицательность. Результаты численного моделирования критерия отрицательности показали, что включение небольшой диполь-дипольной связи между изолированным и одним из захваченных кубитов может привести к существенному перепутыванию пар кубитов для всех начальных состояний. Наблюдается переход перепутанности от одной пары атомов к другим парам атомов в процессе эволюции системы. Показано также, что для некоторых сепарабельных и бисепарабельных состояний диполь-дипольное взаимодействие может подавить эффект мгновенной смерти перепутывания

Обоснование. Для работы квантового компьютера должен быть реализован набор универсальных вентилей, например двухкубитный вентиль типа контролируемое отрицание плюс однокубитные вращения. В качестве универсальной альтернативы возможно использование трехкубитных вентилей. В этой связи представляется весьма актуальной задача исследования динамики систем трех кубитов в микроволновых резонаторах, в частности изучение наиболее эффективных схем генерации, управления и контроля перепутанных состояний кубитов.

Цель. Исследовать особенности динамики перепутывания пар кубитов для системы, в которой два кубита заперты в одномодовом резонаторе и взаимодействуют с модой теплового поля, а третий кубит находится в свободном состоянии.

Методы. Для анализа динамики рассматриваемой системы исследовано решение квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности. Найдено точное решение указанного уравнения в случае начальных бисепарабельных состояний кубитов. Точное решение уравнения эволюции использовано для вычисления критерия перепутывания пар кубитов - отрицательности. Проведено численное моделирование отрицательности для бисепарабельных состояний кубитов, а также различных значений интенсивности теплового поля резонатора.

Результаты. Показано, что для интенсивных тепловых полей резонатора наблюдается эффект мгновенной смерти перепутывания, при этом интервалы времени между смертью и возрождением перепутывания кубитов существенно зависят от выбора их начального бисепарабельного состояния. Найдено, что для одного из бисепарабельных состояний перепутывание кубитов, запертых в резонаторе, не возникает ни при каких интенсивностях поля резонатора.

Заключение. Установлено, что особенности динамики перепутывания кубитов, в частности интервалы времени между смертью и рождением перепутывания кубитов, определяются выбором начального бисепарабельного состояния кубитов, а также значениями интенсивности поля резонатора. Полученные результаты могут быть использованы для эффективного контроля и управления степенью перепутывания кубитов в трехкубитных системах в микроволновых резонаторах.