|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Методы и алгоритмы контроля точности протоколов томографии квантовых процессовНИР
- Руководитель НИР: Морева Е.В.
- Участники НИР: Богданов Ю.И., Борщевская Н.А., Калинкин А.А., Катамадзе К.Г., Кулик С.П.
- Подразделение: Международный учебно-научный лазерный центр
- Срок исполнения: 1 января 2013 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): РФФИ 13-02-01170
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Квантовая оптика и физика квантовой информации
- ПН России: Информационно-телекоммуникационные системы
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.17 Методы управления оптическим излучением
- 29.33.25 Нелинейные оптические свойства сред
-
Ключевые слова:
квантовая информация, протоколы квантовой томографии, квантовая оптика
-
Описание:
Проект нацелен на разработку оптимальных протоколов томографии квантовых процессов для входных квантовых состояний с высокой размерностью. Разработанный общий формализм позволит оптимальным образом проектировать томографические протоколы, описывать точность статистического восстановления параметров квантового канала по экспериментальным данным и обеспечит базу для решения таких задач как проектирование и юстировка квантовых информационных систем, обеспечение стабильности их работы, обнаружение постороннего вмешательства в систему и др.
-
Основные результаты:
Построена экспериментальная установка для реализации протоколов томографии квантовых процессов на основе He-Ca лазера и кристаллов ВВО (бетабората бария). Приемная часть установки собрана на основе интерферометра интенсивностей Брауна-Твисса и адаптирована под различные томографические протоколы измерения путем помещения набора фазовых пластин, селективных и поляризационных фильтров. Проведено исследование хи-матриц и расчет максимально достижимой точности протокола. Проведена оптимизация томографического протокола квантового процесса путем варьирования набора входных состояний при единичном преобразовании квантового канала измерения. Продемонстрирован эффект поляризационного эха и с помощью процедуры томографии квантового процесса произведена проверка адекватности выполняемых преобразований для условно приготовленных однофотонных поляризационных состояний.
- Добавил в систему: Морева Екатерина Васильевна
Соисполнители НИР
| МЛЦ МГУ | Координатор |
| МЛЦ МГУ | Координатор |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Методы и алгоритмы контроля точности протоколов томографии квантовых процессов |
| Результаты этапа: Построена экспериментальная установка для реализации протоколов томографии квантовых процессов на основе He-Ca лазера и кристаллов ВВО (бетабората бария). Приемная часть установки собрана на основе интерферометра интенсивностей Брауна-Твисса и адаптирована под различные томографические протоколы измерения путем помещения набора фазовых пластин, селективных и поляризационных фильтров. Проведено исследование хи-матриц и расчет максимально достижимой точности протокола. Проведена оптимизация томографического протокола квантового процесса путем варьирования набора входных состояний при единичном преобразовании квантового канала измерения. Продемонстрирован эффект поляризационного эха и с помощью процедуры томографии квантового процесса произведена проверка адекватности выполняемых преобразований для условно приготовленных однофотонных поляризационных состояний. | ||
| 2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Методы и алгоритмы контроля точности протоколов томографии квантовых процессов |
| Результаты этапа: Разработана экспериментальная установка для реализации набора протоколов томографии квантовых процессов. Приемная часть установки собрана на основе интерферометра интенсивностей Брауна-Твисса, однофотонных лавинных фотодиодов и набора фазовых пластин, селективных и поляризационных фильтров. Приготовительная часть установки адаптирована для генерации как чистых, так и смешанных двухфотонных состояний. Дополнительно установка включала в себя интерферометр для апробации разработанных алгоритмов в процессах стабилизации и повышения качества восстановления квантовых состояний при прохождении через квантовый канал. Проведено исследование влияния спектральной составляющей при распространении поляризационных бифотонных состояний (D=4) через квантовый канал. Продемонстрирован эффект поляризационного эха, и с помощью процедуры томографии квантового процесса произведена проверка адекватности выполняемых преобразований для условно приготовленных однофотонных поляризационных состояний. | ||
| 3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Методы и алгоритмы контроля точности протоколов томографии квантовых процессов |
| Результаты этапа: На финальном этапе, было завершено исследование о влиянии инструментальных погрешностей на стойкость протоколов томографии и качество восстановления квантовых состояний. Особое внимание уделялось процессам, преобразования которых сложно описать математически. Так, например, первоначально изотропные элементы (такие как зеркала, светоделительные пластины, линзы, фильтры и др.) неизбежно вносят искажения в квантовый канал. Избавиться от такого рода эффектов весьма сложно, т.к. даже малое механическое давление приводит к возникновению искусственной анизотропии, которая в свою очередь вносит непредсказуемые изменения в поляризационные состояния фотонов. Такого рода эффекты должны учитываться как на стадии приготовления, так и на стадии измерения квантовых состояний. Был рассмотрен специфический класс перепутанных состояний бифотонов, обладающих свойством «двойственности» (duality). Это квантовое состояние двух неразличимых фотонов, в котором эффект перепутывания может проявляться как в импульсной, так и в поляризационной степенях свободы, в зависимости от динамических переменных, используемых для маркировки частиц. Для таких состояний были рассмотрены процессы декогерентизации по одной из степеней свободы, возникающие в квантовом канале. Для статистического восстановления параметров канала и преобразованного состояния использовались алгоритмы, разработанные ранее. Было показано, что для всех типов двухфотонных состояний, как чистых так и смешанных протоколы восстановления обеспечивают контролируемую высокую точность восстановления с минимальным набором статистических данных. Также, разработанные протоколы восстановления, были с успехом применены для оптимизации оптического пути в установке с конфокальным микроскопом для характеризации и наблюдения электролюминесценции от nv-центров в алмазе. Учет оптических элементов, искажений, паразитной люминесценции позволил адекватно учесть уровень шумов в конечных измерениях. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".