TY - JOUR

T1 - Параллельная многокубитная эволюция в протоколе квантового неразрушающего взаимодействия

AU - Башмакова, Елизавета Николаевна

AU - Вашукевич, Евгений Александрович

AU - Голубева, Татьяна Юрьевна

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - To date, two-qubit quantum logic gates have become an essential part of quantum computing. The study of methods for their implementation is an important practical problem for various quantum optical and information applications. In this paper, we have considered a protocol for multimode quantum non demolition interaction between an atomic ensemble and multimode light with orbital angular momentum in order to analyze the applicability of this protocol in discrete variables computing. We have developed a multimode interaction Hamiltonian and analyzed the dynamics of field and atomic variables depending on the structure of the driving field. We discuss in detail the procedure for separating qubit noninteracting subsystems on a set of atomic and field modes for various values of the orbital angular momentum of the driving field. Such a procedure helps to reduce the considered protocol to the parallel evolution of two-qubit closed systems.На сегодняшний день двухкубитные логические квантовые вентили стали неотъемлемой частью квантовых вычислений, поэтому исследование методов их реализации представляется важной практической проблемой для различных квантово-оптических и информационных приложений. В настоящей работе рассмотрен протокол многомодового квантового неразрушающего взаимодействия между атомным ансамблем и светом с орбитальным угловым моментом с целью анализа применимости этого протокола в вычислениях в дискретных переменных. Построен многомодовый гамильтониан взаимодействия и проанализирована динамика полевых и атомных переменных в зависимости от структуры управляющего поля. Подробно обсуждена процедура выделения кубитных невзаимодействующих подсистем на множестве атомных и полевых мод для различных значений орбитального момента управляющего поля. Такая процедура помогает свести рассматриваемый протокол к параллельной эволюции двухкубитных замкнутых систем. Ключевые слова: квантовое неразрушающее взаимодействие, моды Лагерра-Гаусса, орбитальный угловой момент, кубиты, дискретные переменные.

AB - To date, two-qubit quantum logic gates have become an essential part of quantum computing. The study of methods for their implementation is an important practical problem for various quantum optical and information applications. In this paper, we have considered a protocol for multimode quantum non demolition interaction between an atomic ensemble and multimode light with orbital angular momentum in order to analyze the applicability of this protocol in discrete variables computing. We have developed a multimode interaction Hamiltonian and analyzed the dynamics of field and atomic variables depending on the structure of the driving field. We discuss in detail the procedure for separating qubit noninteracting subsystems on a set of atomic and field modes for various values of the orbital angular momentum of the driving field. Such a procedure helps to reduce the considered protocol to the parallel evolution of two-qubit closed systems.На сегодняшний день двухкубитные логические квантовые вентили стали неотъемлемой частью квантовых вычислений, поэтому исследование методов их реализации представляется важной практической проблемой для различных квантово-оптических и информационных приложений. В настоящей работе рассмотрен протокол многомодового квантового неразрушающего взаимодействия между атомным ансамблем и светом с орбитальным угловым моментом с целью анализа применимости этого протокола в вычислениях в дискретных переменных. Построен многомодовый гамильтониан взаимодействия и проанализирована динамика полевых и атомных переменных в зависимости от структуры управляющего поля. Подробно обсуждена процедура выделения кубитных невзаимодействующих подсистем на множестве атомных и полевых мод для различных значений орбитального момента управляющего поля. Такая процедура помогает свести рассматриваемый протокол к параллельной эволюции двухкубитных замкнутых систем. Ключевые слова: квантовое неразрушающее взаимодействие, моды Лагерра-Гаусса, орбитальный угловой момент, кубиты, дискретные переменные.

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/88f9800c-56aa-364c-9de2-2627f47e9d0c/

U2 - 10.21883/OS.2023.07.56130.4902-23

DO - 10.21883/OS.2023.07.56130.4902-23

M3 - статья

VL - 131

SP - 949

EP - 957

JO - ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ

JF - ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ

SN - 0030-4034

IS - 7

ER -