Долгоживущие перепутанные состояния в двойной модели Джейнса – Каммингса с прямым диполь-дипольным взаимодействием кубитов

Обоснование. Исследование перепутанных состояний модели Джейнса – Каммингса и ее многокубитных обобщений и расширений по-прежнему остается важной и актуальной темой современной квантовой оптики, квантовой информатики и физики твердого тела. Это связано с тем, что такие модели естественным образом описывают динамику взаимодействия логических элементов квантовых устройств (кубитов), таких как квантовые компьютеры или квантовые сети с микроволновыми полями резонаторов, используемыми для управления состояниями кубитов. В этой связи представляется весьма актуальной задача поиска наиболее эффективных схем генерации, управления и контроля перепутанных состояний кубитов в рамках моделей типа Джейнса – Каммингса. Цель. Исследовать особенности динамики перепутывания пары кубитов, каждый из которых заперт в одномодовом резонаторе и нерезонансно взаимодействует с модой вакуумного поля, при наличии расстроек частот переходов в кубитах и частот резонаторных мод и диполь-дипольного взаимодействия кубитов. Методы. Для анализа динамики рассматриваемой системы исследовано решение временного квантового уравнения Шредингера. Найдено точное решение указанного уравнения в случае начальных перепутанных состояний кубитов белловского типа. Точное решение уравнения эволюции использовано для вычисления критерия перепутывания пары кубитов – отрицательности. Проведено численное моделирование временной зависимости отрицательности для различных значений параметров рассматриваемой модели. Результаты. Показано, что наличие расстроек, разницы в константах кубит-фотонной связи и диполь-дипольного взаимодействия существенно влияет на максимальную степень перепутывания подсистемы кубитов в процессе их эволюции. Найдено, что для определенных параметров рассматриваемой модели начальные белловские перепутанные состояния кубитов могут рассматриваться в качестве долгоживущих устойчивых состояний. Заключение. Установлена возможность реализации долгоживущих устойчивых двухкубитных перепутанных состояний в рассматриваемой системе. Полученные результаты могут быть использованы для эффективного контроля и управления степенью перепутывания кубитов, взаимодействующих с микроволновыми полями резонаторов.