ФОЭ / Tema_4_lekcii

Помимо доказательства квантования энергии электромагнитного поля, эксперимент, представленный выше, свидетельствует о том, что резонансное взаимодействие квантового состояния атома с модой электромагнитного поля превалирует над процессами релаксации (диссипации), обусловленными тепловыми флуктуационными факторами. В этой связи результирующий эффект, т.е. перепутывание состояний в системе «атом – поле», может быть использовано для управляемого манипулирования процессом квантового перепутывания, составляющего основу квантовых вычислительных операций.

Фактор перепутывания квантовых состояний между атомом и электромагнитным полем позволяет реализовать ряд базовых устройств, предназначенных для целей создания квантовых вычислительных систем, и прежде всего элемента памяти на основе одного кубита. Такая память может быть создана при записи информации первым атомом и ее чтении с помощью второго атома, двигающегося вслед первому атому. Первый атом, находящийся в квантовом состоянии , попадает в пустой резонатор и находится там в течение времени взаимодействия , удовлетворяющего условию . За это время взаимодействия атом переходит в квантовое состояние , оставляя однофотонное состояние в резонаторе . Второй атом, входящий в резонатор в квантовом состоянии , поглощает это однофотонное состояние и при отсутствии процессов спонтанного распада покидает резонатор в квантовом состоянии . В этом эксперименте кубит, реализованный (в качестве носителя информации) на основе однофотонного поля, в своих конечных состояниях распределяется между квантовыми состояниями двух атомов. В промежуточном состоянии поле в резонаторе является квантовой суперпозицией вакуумного и однофотонного состояний. Рассмотренный тип процессов (систем) является базовым при реализации логических элементов методом КЭР.

Для выполнения операций, представляющих интерес для квантовых вычислений, необходимо манипулировать со значительным количеством кубитов (порядка нескольких десятков). Это условие существенно ограничивает возможность практического использования метода КЭР, поскольку серьезные трудности в проблематике декогерентности начинаются в рамках этого метода уже при последовательности всего лишь из трех атомов. В этой связи эксперименты по методу КЭР следует рассматривать более в качестве эффективных подходов при исследовании вопросов декогерентности, диагностики квантовых состояний и перепутывания квантовых состояний, нежели в качестве физико-техни­ческой базы построения в обозримой перспективе квантовых вычислительных сред.