Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Вестник Самарского государственного технического университета Серия Физико-математические науки

Динамика теплового перепутывания в нерезонансной трехкубитной модели Тависа-Каммингса с керровской нелинейностью

Alexander R. Bagrov, Eugene K. Bashkirov

Published Jan 1, 2024• 0 citations
Publisher

Abstract

Рассматривается динамика трех идентичных кубитов, нерезонансно взаимодействующих с тепловым полем идеального резонатора со средой Керра. Найдены решения квантового временного уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности системы из трех кубитов и поля резонатора для начальных сепарабельных, бисепарабельных и истинных перепутанных состояний кубитов и теплового начального состояния поля резонатора. Путем усреднения полной матрицы плотности по переменным поля резонатора и по переменным одного из кубитов найдена редуцированная матрица плотности пары оставшихся кубитов. Проведены вычисления для всех возможных пар кубитов. Двухкубитные матрицы плотности использованы для вычисления параметра перепутывания кубитов - отрицательности пар кубитов. Проведено численное моделирование временной зависимости отрицательности для различных начальных состояний кубитов и параметров модели. Результаты численного моделирования отрицательности пар кубитов показали, что наличие расстройки и керровской нелинейности в случае начального сепарабельного состояния пары кубитов может приводить к существенному увеличению степени их перепутывания. В случае начального перепутанного состояния пары кубитов расстройка и керровская среда могут значительно уменьшить амплитуды осцилляций Раби отрицательности и, соответственно, приводить к существенной стабилизации начального перепутывания кубитов. Показано также, что наличие расстройки и керровской нелинейности может приводить к исчезновению эффекта мгновенной смерти перепутывания кубитов.

DOI
10.14498/vsgtu2040

Related papers

Точное решение квантового уравнения Лиувилля для многофотонной трехкубитной модели Тависа-Каммингса

Alexander R. Bagrov, Башкиров Евгений Константинович

Исследуется динамика трехкубитной многофотонной модели Тависа-Каммингса. Модель включает изолированный кубит и два кубита, захваченных в независимых одномодовых идеальных резонаторах. Захваченные кубиты резонансно взаимодействуют с тепловым или вакуумным полем своего резонатора посредством многофотонных переходов, а их начальные состояния соответствуют истинно перепутанным состояниям Гринбергера-Хорна-Цайлингера и Вернера. Для модели найдено точное решение в виде оператора эволюции, полученного из нестационарного уравнения Шредингера. С его помощью построено решение уравнения Лиувилля для матрицы плотности и вычислены меры перепутывания - отрицательность и верность. Результаты численного моделирования демонстрируют существенное различие в зависимости от типа поля. Для вакуумных полей увеличение многофотонного порядка $m$ не стабилизирует перепутывание, а лишь сокращает период колебаний отрицательности и верности. В случае же тепловых полей рост $m$ повышает максимальную верность и эффективно стабилизирует перепутывание кубитов. Таким образом, многофотонный порядок служит эффективным механизмом управления перепутанностью кубитов именно в условиях тепловых полей в резонаторах.

Вестник Самарского государственного технического университета Серия Физико-математические науки•Jan 1, 2026•0 citations

Перепутывание кубитов, индуцированное квантовым полем резонатора

Назарова А. Ю., Назарова А. Ю., Башкиров Е. К.

Цель работы: исследование влияния начальной атомной когерентности и диполь-дипольного взаимодействия на динамику перепутывания двух куби- тов, взаимодействующих с одномодовым тепловым полем микроволнового ре- зонатора без потерь. В ходе выполнения работы были получены следующие результаты: 1. Найдены операторы эволюции для двухатомной модели Тависса – Каммингса с диполь-дипольным взаимодействием, а также точное ре- шение квантового уравнения Лиувилля для матрицы плотности рас- сматриваемой модели в случае теплового поля резонатора и когерент- ных начальных состояний кубитов. 2. Вычислена редуцированная матрица плотности для различных начальных состояний кубитов. 3. Был вычислен параметр отрицательности для рассматриваемой двух- кубитной системы и проведено численное моделирование временной зависимости отрицательности для различных параметров моделей и различных начальных состояний кубитов. 4. Показано, что начальная когерентность кубитов приводит к существенному увеличению степени перепутывания кубитов, индуц

•Jan 1, 2021•0 citations

Перепутывание двух кубитов, взаимодействующих с одномодовым квантовым полем

Евгений Константинович Башкиров, Evgenii Konstantinovich Bashkirov, Михаил Сергеевич Мастюгин +1 more

В настоящей работе исследована динамика системы двух двухуровневых естественных или искусственных атомов, один из которых находится в идеальном резонаторе и взаимодействует с модой одномодового теплового поля, а второй свободно перемещается вне резонатора. Для описания динамики системы нами найдены собственные значения и собственные функции гамильтониана модели. С их помощью получено точное выражение для матрицы плотности в случае чистого начального состояния атомов и теплового состояния поля. Найдена редуцированная атомная матрица плотности. Проведено транспонирование атомной матрицы плотности по переменным одного кубита. С ее помощью рассчитан параметр Переса-Хородецких. Проведено численное моделирование параметра атомного перепутывания для различных начальных чистых состояний атомов и среднего числа фотонов в тепловой моде. Найдено, что тепловое поле может индуцировать высокую степень перепутывания кубитов в рассматриваемой модели. При этом имеется возможность управления и контроля за степенью перепутывания за счет изменения интенсивности диполь-дипольного взаимодействия кубитов и температуры резонатора. Показано, что максимальная степень перепутывания кубитов достигается для состояния, в котором возбужден только один из атомов.

Вестник Самарского государственного технического университета Серия Физико-математические науки•Jan 1, 2015•1 citation

Динамика кубитов в нелинейной двойной двухфотонной модели Джейнса-Каммингса

Захаров Н. К., Захаров Н. К., Башкиров Е. К. +1 more

Актуальность темы. На сегодняшний момент перепутанные состояния – это фундамент квантовой информатики. Стабилизация перепутывания позволит использовать систему в качестве логического элемента квантового компьютера. Сверхпроводящие кубиты являются наиболее ярким примером такой системы, потому их исследование является очень актуальным. Цель работы. Исследование динамики перепутывания двух идентичных двухуровневых атомов (кубитов) в рамках двухфотонной двойной модели Джейнса-Каммингса с учетом расстройки между частотой перехода в атомах и двойной частотой мод поля резонаторов, а также керровской нелинейности в них обоих и наличия теплового шума.

•Jan 1, 2020•0 citations

Телепортация термального квантового дискорда и квантового супердискорда с помощью двухкубитной модели спинового сжатия

Sodeif Ahadpour, Фороузан Мирмасоуди

Изучаются термальные квантовые корреляции (квантовый дискорд и квантовый супердискорд) в двухспиновой модели во внешнем магнитном поле, получены соотношения между ними и запутанностью. Подробно изучена их зависимость от магнитного поля, от силы спинового сжатия и температуры. Одним из интересных результатов является то, что при внезапном исчезновении запутанности квантовые корреляции все же выживают. Изучена термальная квантовая телепортация в рамках упомянутой модели. Основной целью является изучение возможности увеличить термальные квантовые корреляции телепортированного состояния при наличии магнитного поля, силы спинового сжатия и температуры. Отмечено, что телепортация квантового дискорда и квантового супердискорда осуществима на большем интервале температур, чем телепортация запутанности. Наши результаты показывают, что наряду с надежностью квантовый дискорд и квантовый супердискорд могут быть подходящими мерами контроля квантовой телепортации. Кроме того, для обмена квантовой информацией необязательно наличие запутанных состояний.

Теоретическая и математическая физика•Mar 27, 2018•1 citation

Перепутывание в модели Тависа-Каммингса при наличии керровской нелинейности

Осман А., Осман А., Башкиров Е. К.

Актуальность темы. В настоящее время хорошо изучено коллективное поведение одиночного атома и пары атомов , во взаимодействии с квантованным полем в резонаторе, а эволюция двух кубитов моделей изучена в значительно меньшей степени. Вместе с тем известно, что чем больше частиц взаимодействует, тем более полезной такая система является для квантовых приложений. Цель работы: изучение динамики перепутывания двух дипольно- связанных сверхпроводящих кубитов, взаимодействующих с одномодовым квантовым электромагнитным полем копланарного идеального резонатора со средой Керра для различных начальных состояний кубитов и поля.

•Jan 1, 2021•0 citations
Рассматривается динамика трех идентичных кубитов, нерезонансно взаимодействующих с тепловым полем идеального резонатора со средой Керра. Найдены решения квантового временного уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности системы из трех кубитов и поля резонатора для начальных сепарабельных, бисепарабельных и истинных перепутанных состояний кубитов и теплового начального состояния поля резонатора. Путем усреднения полной матрицы плотности по переменным поля резонатора и по переменным одного из кубитов найдена редуцированная матрица плотности пары оставшихся кубитов. Проведены вычисления для всех возможных пар кубитов. Двухкубитные матрицы плотности использованы для вычисления параметра перепутывания кубитов - отрицательности пар кубитов. Проведено численное моделирование временной зависимости отрицательности для различных начальных состояний кубитов и параметров модели. Результаты численного моделирования отрицательности пар кубитов показали, что наличие расстройки и керровской нелинейности в случае начального сепарабельного состояния пары кубитов может приводить к существенному увеличению степени их перепутывания. В случае начального перепутанного состояния пары кубитов расстройка и керровская среда могут значительно уменьшить амплитуды осцилляций Раби отрицательности и, соответственно, приводить к существенной стабилизации начального перепутывания кубитов. Показано также, что наличие расстройки и керровской нелинейности может приводить к исчезновению эффекта мгновенной смерти перепутывания кубитов.
Исследуется динамика трехкубитной многофотонной модели Тависа-Каммингса. Модель включает изолированный кубит и два кубита, захваченных в независимых одномодовых идеальных резонаторах. Захваченные кубиты резонансно взаимодействуют с тепловым или вакуумным полем своего резонатора посредством многофотонных переходов, а их начальные состояния соответствуют истинно перепутанным состояниям Гринбергера-Хорна-Цайлингера и Вернера. Для модели найдено точное решение в виде оператора эволюции, полученного из нестационарного уравнения Шредингера. С его помощью построено решение уравнения Лиувилля для матрицы плотности и вычислены меры перепутывания - отрицательность и верность. Результаты численного моделирования демонстрируют существенное различие в зависимости от типа поля. Для вакуумных полей увеличение многофотонного порядка mmm не стабилизирует перепутывание, а лишь сокращает период колебаний отрицательности и верности. В случае же тепловых полей рост mmm повышает максимальную верность и эффективно стабилизирует перепутывание кубитов. Таким образом, многофотонный порядок служит эффективным механизмом управления перепутанностью кубитов именно в условиях тепловых полей в резонаторах.
Цель работы: исследование влияния начальной атомной когерентности и диполь-дипольного взаимодействия на динамику перепутывания двух куби- тов, взаимодействующих с одномодовым тепловым полем микроволнового ре- зонатора без потерь. В ходе выполнения работы были получены следующие результаты: 1. Найдены операторы эволюции для двухатомной модели Тависса – Каммингса с диполь-дипольным взаимодействием, а также точное ре- шение квантового уравнения Лиувилля для матрицы плотности рас- сматриваемой модели в случае теплового поля резонатора и когерент- ных начальных состояний кубитов. 2. Вычислена редуцированная матрица плотности для различных начальных состояний кубитов. 3. Был вычислен параметр отрицательности для рассматриваемой двух- кубитной системы и проведено численное моделирование временной зависимости отрицательности для различных параметров моделей и различных начальных состояний кубитов. 4. Показано, что начальная когерентность кубитов приводит к существенному увеличению степени перепутывания кубитов, индуц
В настоящей работе исследована динамика системы двух двухуровневых естественных или искусственных атомов, один из которых находится в идеальном резонаторе и взаимодействует с модой одномодового теплового поля, а второй свободно перемещается вне резонатора. Для описания динамики системы нами найдены собственные значения и собственные функции гамильтониана модели. С их помощью получено точное выражение для матрицы плотности в случае чистого начального состояния атомов и теплового состояния поля. Найдена редуцированная атомная матрица плотности. Проведено транспонирование атомной матрицы плотности по переменным одного кубита. С ее помощью рассчитан параметр Переса-Хородецких. Проведено численное моделирование параметра атомного перепутывания для различных начальных чистых состояний атомов и среднего числа фотонов в тепловой моде. Найдено, что тепловое поле может индуцировать высокую степень перепутывания кубитов в рассматриваемой модели. При этом имеется возможность управления и контроля за степенью перепутывания за счет изменения интенсивности диполь-дипольного взаимодействия кубитов и температуры резонатора. Показано, что максимальная степень перепутывания кубитов достигается для состояния, в котором возбужден только один из атомов.
Актуальность темы. На сегодняшний момент перепутанные состояния – это фундамент квантовой информатики. Стабилизация перепутывания позволит использовать систему в качестве логического элемента квантового компьютера. Сверхпроводящие кубиты являются наиболее ярким примером такой системы, потому их исследование является очень актуальным. Цель работы. Исследование динамики перепутывания двух идентичных двухуровневых атомов (кубитов) в рамках двухфотонной двойной модели Джейнса-Каммингса с учетом расстройки между частотой перехода в атомах и двойной частотой мод поля резонаторов, а также керровской нелинейности в них обоих и наличия теплового шума.
Изучаются термальные квантовые корреляции (квантовый дискорд и квантовый супердискорд) в двухспиновой модели во внешнем магнитном поле, получены соотношения между ними и запутанностью. Подробно изучена их зависимость от магнитного поля, от силы спинового сжатия и температуры. Одним из интересных результатов является то, что при внезапном исчезновении запутанности квантовые корреляции все же выживают. Изучена термальная квантовая телепортация в рамках упомянутой модели. Основной целью является изучение возможности увеличить термальные квантовые корреляции телепортированного состояния при наличии магнитного поля, силы спинового сжатия и температуры. Отмечено, что телепортация квантового дискорда и квантового супердискорда осуществима на большем интервале температур, чем телепортация запутанности. Наши результаты показывают, что наряду с надежностью квантовый дискорд и квантовый супердискорд могут быть подходящими мерами контроля квантовой телепортации. Кроме того, для обмена квантовой информацией необязательно наличие запутанных состояний.
Актуальность темы. В настоящее время хорошо изучено коллективное поведение одиночного атома и пары атомов , во взаимодействии с квантованным полем в резонаторе, а эволюция двух кубитов моделей изучена в значительно меньшей степени. Вместе с тем известно, что чем больше частиц взаимодействует, тем более полезной такая система является для квантовых приложений. Цель работы: изучение динамики перепутывания двух дипольно- связанных сверхпроводящих кубитов, взаимодействующих с одномодовым квантовым электромагнитным полем копланарного идеального резонатора со средой Керра для различных начальных состояний кубитов и поля.