ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ДЕКОГЕРЕНЦІЇ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗБЕРЕЖЕННЯ ЗАПЛУТАНОСТІ ДВОКУБІТНИХ СТАНІВ ВЕРНЕРА ЗА РАХУНОК КВАНТОВИХ ВИМІРЮВАНЬ
Анотація
У цій роботі ми аналізуємо, як протокол спільних періодично повторюваних вимірювань впливає на збереження когерентності стану й тим самим зберігає заплутаність у двокубітних системах у стані Вернера. Моделюючи лінійну взаємодію кожного кубіта з незалежним дисипативним середовищем (коефіцієнти , ) та дисперсійну взаємодію (коефіцієнти ), ми вводимо «ефективність» алгоритму , яка кількісно характеризує, наскільки ці вимірювання зменшують швидкість втрати когерентності й підтримують квантові кореляції.
Для максимально заплутаного вхідного стану (параметр стану Вернера ) ефективність залежить гіперболічно від параметру у режимі сильного лінійного зв'язку, за , а ефективність асимптотично спадає до одиниці при , що свідчить про втрату здібності пригнічення декогеренції у випадку переважно дисперсійного зв'язку з термостатом. Чисельно досліджено залежність ефективності збереження заплутаності від усіх трьох параметрів, а саме: лінійної та дисперсійної взаємодії кожного кубіта з середовищем й параметру стану Вернера, що описує ступінь заплутаності стану. Обговорюється ефективність алгоритму у різних граничних випадках, зокрема для мінімальних і максимальних значень параметра стану Вернера для цього випадку, а також за умов, коли рівень лінійної взаємодії наближається до дисперсійної.
Отримані результати показують, що ретельно підібрані методики вимірювання разом із високим рівнем заплутаності квантової системи здатні ефективно нейтралізувати шкідливий вплив середовища. Це відкриває шлях до формулювання детальних, кількісно обґрунтованих рекомендацій щодо налаштування процедур динамічного захисту когерентності стану, які підвищують надійність збереження заплутаності у різноманітних квантових алгоритмах, зокрема в протоколах квантового шифрування (BB84, E91/BBM92, DI-QKD, а також багатокореляційних схемах квантового секретного спільного доступу HBB99) і у варіаційних алгоритмах симуляції матеріалів (VQE, ADAPT-VQE, QITE, VQSD та пов’язаних із ними UCC-базованих підходах).
Завантаження
Посилання
2. M. A. Nielsen and I. L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, Cambridge (2000), 676 p. ISBN: 9780521635035
3. R. F. Werner. Phys. Rev. A, 40, 4277 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.40.4277
4. A. Peres. Phys. Rev. Lett., 77, 1413 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.1413
5. W. H. Zurek. Rev. Mod. Phys., 75, 715 (2003). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.75.715
6. M. Schlosshauer. Decoherence and the Quantum-to-Classical Transition, Springer, Berlin Heidelberg (2007), 416 p. ISBN: 9783540357735
7. E. Joos, H. D. Zeh, C. Kiefer, D. Giulini, J. Kupsch, and I. O. Stamatescu. Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory, 2nd ed., Springer, Berlin Heidelberg (2003), 508 p. ISBN: 9783540003908
8. H. P. Breuer and F. Petruccione. The Theory of Open Quantum Systems, Oxford University Press, Oxford (2002), 648 p. ISBN: 9780198520634
9. T. Yu and J. H. Eberly. Science, 323, 598 (2009). https://doi.org/10.1126/science.1167343
10. L. Aolita, F. de Melo, and L. Davidovich. Rep. Prog. Phys., 78, 042001 (2015). https://doi.org/10.1088/0034-4885/78/4/042001
11. M. P. Almeida, F. de Melo, M. Hor-Meyll, A. Salles, S. P. Walborn, P. H. Souto Ribeiro, and L. Davidovich. Science, 316, 579 (2007). https://doi.org/10.1126/science.1139892
12. M. Brune, E. Hagley, J. Dreyer, X. Maître, A. Maali, C. Wunderlich, J. M. Raimond, and S. Haroche. Phys. Rev. Lett., 77, 4887 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.4887
13. W. K. Wootters. Phys. Rev. Lett., 80, 2245 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.2245
14. C. H. Bennett and S. J. Wiesner. Phys. Rev. Lett., 69, 2881 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.2881
15. C. H. Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres, and W. K. Wootters. Phys. Rev. Lett., 70, 1895 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.70.1895
16. G. Lindblad. Commun. Math. Phys., 48, 119 (1976).
3.gif){kind=logo}
