Параллельная многокубитная эволюция в протоколе квантового неразрушающего взаимодействия

Елизавета Николаевна Башмакова; Евгений Александрович Вашукевич; Татьяна Юрьевна Голубева

Елизавета Николаевна Башмакова Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» https://orcid.org/0000-0002-3841-5426
Евгений Александрович Вашукевич Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» https://orcid.org/0000-0002-5815-0103
Татьяна Юрьевна Голубева Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» https://orcid.org/0000-0002-1139-8531

Ключевые слова: квантовое неразрушающее взаимодействие, моды Лагерра-Гаусса, орбитальный угловой момент, кубиты, дискретные переменные

Аннотация

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 мы рассмотрели 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. Мы построили многомодовый гамильтониан взаимодействия и проанализировали динамику полевых и атомных переменных в зависимости от структуры управляющего поля. Мы подробно обсуждаем процедуру 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.