ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Предполагается построить математическое обеспечение ограниченного квантового компьютера на оптических полостях с многоуровневыми атомами.
Quantum computers on multi-mode optical cavities with multilevel atoms is planned to elaborate. We focus on the investigation of dark entangled states of multi-level atoms in the system of cavities, which can be used also for the simulation of a limited quantum processor on quantum dots in solid state. We plan to find quantum programming primitives for the simulation of quantum computations on classical super computes and find the economical way of scaling this model to thousands of atoms with multi-mode field.
Планируется дать характеристику темным состояниям много-уровневых атомов в оптических полостях и системах полостей, с возможностью тунеллирования атомов между полостями. Планируется исследовать возможность совершения ключевых квантовых операций (например, CNOT) на системах оптических полостей.
Дано полное явное описание темных состояний систем двух-уровневых атомов в одной полости в терминах синглетов. Найдена схема защиты доступа с помощью темных состояний атомов в одной оптической полости. Найден пример квантового превосходства в распределенных вычислениях с бифотонным односторонним управлением.
Построено описание темных состояний двух-уровневых атомов с возможностью тунеллирования между полостями. Построена модель квантового компьютера на нескольких (до 10) оптических полостях в реальном времени.
МГУ имени М.В.Ломоносова | Координатор |
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 февраля 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Конечномерные модели квантовой электродинамики |
Результаты этапа: Получено полное описание структуры темных состояний двух-уровневых атомов в оптической полости. Получено описание термической стабилизации темных ансамблей в полости, погруженной в фотонный резервуар. Найден класс задач в области распределенных вычислений, для которых использование одностороннего контроля в виде ЭПР- бифотонных пар дает выигрыш в качестве результата по сравнению с классическим управлением. Построена схема реализации гейта coCSign на оптических полостях в модели JCH с приближением вращающейся волны. | ||
2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Конечномерные модели квантовой электродинамики |
Результаты этапа: Предложен метод получения темных состояний ансамблей многоуровневых атомов с помощью отбора, основанного на статистическом определении времени задержки детектирования вылетевших из полости фотонов. Проведены численные эксперименты, моделирующие этот вид отбора для 2 и 3 уровневых атомов. С помощью суперкомпьютерного моделирования подтверждена гипотеза об общем явном виде темного подпространства как линейных комбинаций антисимметричных базисных состояний многоуровневых атомов. | ||
3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Конечномерные модели квантовой электродинамики |
Результаты этапа: Построены математические модели, программный комплекс и проведено компьютерное моделирование динамики многоатомных ансамблей в системах оптических полостей со слабым взаимодействием с полем, допускающим приближение вращающейся волны. Получены следующие результаты: 1. Построена схема реализации запутывающего двух-кубитового гейта coCSign на асинхронных атомных возбуждениях с одной дополнительной полостью. Проведена грубая оценка влияния декогерентности на качество гейта. Показана возможность построения квантового процессора из 7-10 кубитов на предложенной схеме. 2. Вычислена размерность темного подпространства ансамблей одинаковых d- уровневых атомов для d=2,3. Предложена схема получения темных состояний, основанная на оптическом отборе. Предложен метод безопасного доступа, основанный на темных состояниях ансамблей двухуровневых атомов. Полностью описана структура темного подпространства для d=2; для этого разработан специальный метод квантования амплитуды, применимый к широкому классу процессов с двухуровневыми атомами. 3. Предложена модификация конечномерных моделей КЭД, включающая перемещение атомов и электронов; найдено обобщение темных состояний, устойчивых к декогерентности в таких моделях. 4. Построен программный комплекс для численного решения квантового основного уравнения для однородных атомных ансамблей в системе оптических полостей. С помощью этих программ проведены численные эксперименты на суперкомпьютере Ломоносов-2 и установлены типы термической стабилизации для d=2: темные состояния для суперпозиций состояний с одинаковой энергией и аттракторы для суперпозиций с разной энергией. Численно найдена размерность темного подпространства для системы из 30 атомов при d=3. Программы написаны на языке Python и Mathematica. 5. Обнаружение влияния эффекта квантового бутылочного горлышка на динамику состояний одномодового и двухмодового поля и однородных ансамблей атомов с 2 и 3 уровнями в присутствии термической декогеренции. Установлена связь данного эффекта с другим эффектом - DAT (dephasing assisted transport), играющим важную роль в бактериальных клетках - в FMO- свето-собирательном комплексе. 6. Найден способ улучшения качества одностороннего управления распределенными вычислениями с помощью бифотонного управления. |
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".