Относительная узкополосность квантовых усилителей (КУ) ограничивает область их практических применений. Для преодоления этого недостатка чаще всего используется метод магнитной расстройки активного кристалла усилителя [1]. Последний был предложен для расширения полосы пропускания КУ бегущей волны, но он применим и для резонаторных КУ в случае, если магнитная добротность активного вещества значительно меньше добротности линии ЭПР [2].Ниже рассматривается возможность коррекции формы амплитудно-частотной характеристики магнитно-расстроенного квантового усилителя и дополнительного расширения его полосы пропускания путем изменения формы активного кристалла.
Относительная узкополосность квантовых усилителей (КУ) ограничивает область их практических применений. Для преодоления этого недостатка чаще всего используется метод магнитной расстройки активного кристалла усилителя [1]. Последний был предложен для расширения полосы пропускания КУ бегущей волны, но он применим и для резонаторных КУ в случае, если магнитная добротность активного вещества значительно меньше добротности линии ЭПР [2].Ниже рассматривается возможность коррекции формы амплитудно-частотной характеристики магнитно-расстроенного квантового усилителя и дополнительного расширения его полосы пропускания путем изменения формы активного кристалла.
Хорошо известно, что для неортогональных квантовых состояний невозможно их достоверное различение, но для ряда наборов квантовых состояний возможна операция безошибочного различения, которая время от времени приводит к неудачному исходу, однако в случае успеха безошибочно идентифицирует состояние. В работе строится обобщение такого преобразования, которое имеет увеличенную вероятность успеха и делает состояния более различимыми. Показывается, что после этого преобразования состояния можно безошибочно различить без потери общей вероятности успеха.
Рассмотрены общие методы анализа локальной непрерывности характеристик составных квантовых систем бесконечной размерности. Предложен и подробно описан новый аппроксимационный метод доказательства условий локальной непрерывности. С помощью этого метода получено несколько общих результатов (теорема о мажорируемой сходимости, теорема о сохранении непрерывности при выпуклом смешивании и т.д.). Получены условия локальной непрерывности для следующих характеристик составных квантовых систем: квантовая условная энтропия, квантовая (условная) взаимная информация, односторонняя классическая корреляция и ее регуляризация, квантовый дискорд и его регуляризация, сцепленность формирования (entanglement of formation) и ее регуляризация, пропускная способность Холево частичного следа и ее регуляризация.
Стандартный подход к моделированию эффектов неоднородного спектрального уширения в среде, состоящей из двухуровневых или многоуровневых систем, заключается в вычислении микроскопической поляризации (дипольного момента одиночной системы) как функции частотной расстройки и дальнейшем усреднении этой величины по расстройкам с соответствующим весом. Это и приводит к макроскопической поляризации, фигурирующей в уравнениях Максвелла электродинамики сплошной среды. Здесь мы изучаем и развиваем альтернативный метод вычисления макроскопической поляризации, предложенный недавно Н.В. Высотиной, Н.Н. Розановым и В.Е. Семеновым [Опт. и спектр. 2009. Т. 106. № 5. С. 793797] и предназначенный для решения задач вычислительной квантовой оптики. В этом подходе частотная расстройка рассматривается как стохастическая функция координат, в одномерных задачах продольной координаты z. На каждом эволюционном шаге микроскопическая поляризация вычисляется для фиксированного случайным образом выбранного значения расстройки. Тем самым при вычислении макроскопической поляризации отпадает необходимость в дополнительном усреднении по расстройкам, которое заменяется усреднением по пространственным координатам, естественным образом выполняемым при описании распространения излучения через ансамбль квантовых систем. Это радикально сокращает объем вычислений, в особенности в рамках метода конечных разностей во временнoй области (FDTD).
Сверхпроводниковые кубиты представляют собой перспективную платформу для масштабируемых квантовых вычислений. Одним из наиболее перспективных вариантов увеличения количества кубитов в рамках процессора является использование модульных систем, в которых части процессора расположены на различных, но взаимосвязанных кристаллах. Подобный тип масштабирования требует эффективную передачу квантовых состояний между отдельными модулями. В данной работе мы теоретически исследовали модульную систему, состоящую из одиночных кубитов-флаксониумов, расположенных на отдельных подложках и соединенных модой распределенного резонатора на базе копланарной линии передач. Мы исследовали спектральные особенности подобной системы, промоделировали протокол передачи микроволнового квантового состояния между кубитами и построили топологию данного процессора. Путем оптимизации таких параметров, как частота моды распределенного резонатора и сила связи кубит-резонатор, мы достигли точности передачи квантового состояния 99,8 % в модели. Наш подход позволяет использовать топологии сверхпроводниковых чипов без существенной модернизации параметров самих кубитов, упрощая пути его внедрения для масштабирования квантовых процессоров на основе флаксониумов.
Объектом исследования в данной работе является отдельный кубит, взаимодействующий с импульсным полем. Цель работы - изучение влияния воздействия импульсного поля на квантовую динамику кубита. В результате работы было получено операторное кинетическое уравнение, описывающее релаксацию кубита во внешнем импульсном поле прямоугольной формы. При помощи компьютерного моделирования было изучено влияние параметров модели на популяцию квантовых уровней кубита. На основе результатов, полученных в ходе работы, был сделан вывод об их практическом значении для разработки квантового компьютера и квантовых устройств
В работе рассматривается возможность применения модели дельта-потенциала в релятивистской квантовой механике, основанной на теории дифференциальных уравнений бесконечного порядка. Приводится решение релятивистской задачи о квантовых состояниях бесспиновой частицы в глубокой и узкой одномерной прямоугольной потенциальной яме. Решение сравнивается с решением краевой задачи, определённой введёнными краевыми условиями. Показано, что использование этой модели в релятивистской квантовой механике для состояний непрерывного спектра, соответствующих скоростям частицы, сравнимым со скоростью света, возможно, но приводит к результатам, существенно отличающимся от тех, которые получаются из решения задачи о состояниях частицы в пространстве с бесконечно глубокой и бесконечно узкой прямоугольной потенциальной ямой. Решение последней задачи приводит к тому, что коэффициент отражения частицы стремится к нулю, если скорость частицы стремится к скорости света. Для рассмотренной модели дельта-потенциала коэффициент отражения частицы при тех же условиях не стремится к нулю.