Тепловое перепутывание в двухатомной модели Тависса - Каммингса с учетом диполь-дипольного взаимодействия

Тепловое перепутывание в двухатомной модели Тависса - Каммингса с учетом диполь-дипольного взаимодействия

Автор: Башкиров Е.К.

Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp

Статья в выпуске: 2 т.26, 2023 года.

Бесплатный доступ

Обоснование. Интерес к изучению перепутанных состояний систем естественных и искусственных атомов (кубитов), взаимодействующих с выделенными модами микроволновых резонаторов, связан с их использованием в качестве логических элементов квантовых компьютеров. При этом важнейшей задачей физики квантовых вычислений является выбор наиболее эффективных механизмов контроля и управления перепутанными состояниями кубитов в таких устройствах. Цель. В работе исследована динамика перепутывания двух дипольно-связанных сверхпроводящих джозефсоновских кубитов, индуцированного тепловым шумом копланарного резонатора, для различных начальных состояний кубитов. Методы. На основе точного решения квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности рассматриваемой системы найдено временное поведение параметра перепутывания кубитов (отрицательности) для хаотических тепловых, чистых сепарабельных и перепутанных начальных состояний кубитов. Результаты. Показано, что перепутывание кубитов, индуцированное тепловым шумом резонатора, возможно как для хаотического теплового состояния, так и сепарабельных состояний кубитов, за исключением случая, когда оба кубита возбуждены. Установлено также, что для малых значений параметра диполь-дипольного взаимодействия учет такого взаимодействия приводит к увеличению степени перепутывания. Для значений параметра диполь-дипольного взаимодействия, больших некоторого предельного значения, имеет место обратный эффект. Найдено, что для перепутанных начальных состояний кубитов включение прямого взаимодействия слабо влияет на динамику перепутывания. Показано, что начальная когерентность состояний кубитов может приводить к существенному увеличению степени их перепутывания при наличии диполь-дипольного взаимодействия. Заключение. Диполь-дипольное взаимодействие может выступать в качестве эффективного механизма контроля и управления перепутаванием кубитов.

Еще

Сверхпроводящие кубиты, копланарный резонатор, тепловое поле, диполь-дипольное взаимодействие, перепутывание, отрицательность

Короткий адрес: https://sciup.org/140300676

IDR: 140300676   |   DOI: 10.18469/1810-3189.2023.26.2.9-17

Список литературы Тепловое перепутывание в двухатомной модели Тависса - Каммингса с учетом диполь-дипольного взаимодействия

  • Buluta I., Ashhab S., Nori F. Natural and artificial atoms for quantum computation // Rep. Prog. Phys. 2011. Vol. 74, no. 10. P. 104401. DOI: https://doi.org/10.1088/0034-4885/74/10/104401
  • Hybrid quantum circuits: Superconducting circuits interacting with other quantum systems / Z.-L. Xiang [et al.] // Rev. Mod. Phys. 2013. Vol. 85 (2). P. 623–653. DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.85.623
  • Georgescu I.M., Ashhab S., Nori F. Quantum simulation // Rev. Mod. Phys. 2014. Vol. 88 (1). P. 153–185. DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.153
  • Microwave photonics with superconducting quantum circuits / X. Gu [et al.] // Phys. Repts. 2017. Vol. 718–719. P. 1–102. DOI: https://doi.org/10.1016/j.physrep.2017.10.002
  • Entanglement induced by a single-mode heat environment / M.S. Kim [et al.] // Phys. Rev. 2002. Vol. A65 (4). P. 040101. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevA.65.040101
  • Zhou L., Song H.S. Entanglement induced by a single-mode thermal field and criteria for entanglement // J. Opt. 2002. Vol. B4. P. 425–429. DOI: https://doi.org/10.1088/1464-4266/4/6/310
  • Bashkirov E.K. Entanglement induced by the two-mode thermal noise // Laser Phys. Lett. 2006. Vol. 3, no 3. P. 145–150. DOI: https://doi.org/10.1002/lapl.200510081
  • Zhang B. Entanglement between two qubits interacting with a slightly detuned thermal feld // Opt. Commun. 2010. Vol. 283. P. 4676–4679. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2010.06.094
  • The entanglement of two dipole-dipole coupled in a cavity interacting with a thermal field / L.S. Aguiar [et al.] // J. Opt. 2005. Vol. B7. P. S769‒S771. DOI: https://doi.org/10.1088/1464-4266/7/12/049
  • The entanglement of two dipole-dipole coupled atoms interacting with a thermal field via two-photon process / X.-P. Liao [et al.] // Chin. Phys. 2008. Vol. B17, no. 6. P. 2137‒2142. DOI: https://doi.org/10.1088/1674-1056/17/6/032
  • Bashkirov E.K., Stupatskaya M.P. The entanglement of two dipole-dipole coupled atoms induced by nondegenerate two-mode thermal noise // Laser Phys. 2009. Vol. 19, no. 3. P. 525–530. DOI: https://doi.org/10.1134/S1054660X09030281
  • Izmalkov A. et al. Evidence for entangled states of two coupled flux qubits // Phys. Rev. Lett. 2004. Vol. 93. P. 037003. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.037003
  • Spectroscopy on two coupled flux qubits / J.B. Majer [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 94. P. 090501. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.090501
  • Bashkirov E.K. Entanglement of two dipole-coupled qubits interacting with a detuned cavity thermal field // Proc. SPIE. 2019. Vol. 11066. P. 110660K. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2522476
  • Башкиров Е.К. Динамика перепутывания атомов с двухфотонными переходами, индуцированного тепловым полем // Компьютерная оптика. 2020. Т. 44, № 2. С. 167–176. DOI: https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-595
  • Башкиров Е.К., Гуслянникова М. Тепловое перепутывание в двойной модели Джейнса – Каммингса // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2020. Т. 23, № 2. С. 7–13. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2020.23.2.7-13
  • Башкиров Е.К. Перепутывание двух сверхпроводящих кубитов, индуцированное тепловым шумом резонатора со средой Керра, при наличии начальной атомной когерентности // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2022. Т. 25, № 1. С. 7–15. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2022.25.1.7-15
  • Peres A. Separability criterion for density matrices // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 77. P. 1413–1415. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.1413
  • Horodecki R., Horodecki M., Horodecki P. Separability of mixed states: Necessary and sufficient condition // Phys. Lett. 1996. Vol. A223. P. 333–339. DOI: https://doi.org/10.1016/S0375-9601(96)00706-2
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp