Квантовая информатика - Важнейшие результаты

Электромагнитно-индуцированная прозрачность в моноизотопном кристалле 167 Er: 7 LiYF 4 Руководитель: А.А. Калачев КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН Исполнители: А.А. Калачев 1 , О. Морозов 1,2 , С.Л. Кораблева 1,2 , Н. Кухарчук 3 , Д. Шолохов 3 , П. Бушев 3,4 ( 1 КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН, 2 КФУ, 3 Саарский университет (Германия), 4 Юлихский исследовательский центр (Германия)) Впервые в моноизотопном кристалле YLiF 4 (обогащенном изотопом лития-7), легированном трехвалентными ионами Er-167 (концентрация 0.0025...

Квантовое хэширование на однофотонных состояниях с орбитальным угловым моментом Авторы: Д.А. Турайханов 1 , Д.О. Акатьев 1 , А.В. Васильев 2 , Ф.М. Аблаев 2 , А.А. Калачев 1 ( 1) КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН, 2) Институт физики, КФУ) Впервые реализовано квантовое хеширование на основе последовательности однофотонных кубитов с использованием кодирования через орбитальный угловой момент. Экспериментально проверена стойкость квантовой хеш-функции к коллизиям в зависимости от количества используемых кубитов...

Квантовое хеширование на основе многомерных однофотонных состояний в базисе орбитального момента света Авторы: Д.О. Акатьев 1 , А.В. Васильев 1 , Н.М. Шафеев 1,2 , Ф.М. Аблаев 2 , А.А. Калачев 1 1 КФТИ - ОСП ФИЦ КазНЦ РАН , 2 КФУ. В данной работе впервые был предложен концепт квантового хеширования на основе многомерных однофотонных состояний. Квантовая многомерная хеш-функция реализовывалась как последовательность состояний изолированных кудитов, где классическая информация кодировалась в...

Разработаны принципы интеграции многокубитовой квантовой памяти в схему квантового компьютера, работающего в волноводном резонаторе. А именно, найдены условия загрузки квантовой памяти из внешнего источника, способы управления скоростью её срабатывания при наличии квантовых процессоров и определены оптимальные собственные моды квантового компьютера, обеспечивающие эффективный обратимый перенос квантовой информации из памяти в квантовые процессоры. Лаборатория квантовой оптики и информатики КФТИ КазНЦ...

Квантовая память в технике фотонного эха. Лаборатория молекулярной фотохимии отдела химической физики. Моисеев С.А. Одной из базовых проблем квантовой информатики является проблема квантовой памяти, решение которой предполагает возможность записи квантового состояния носителя квантовой информации с последующим надежным воспроизведением. В последнее время была предложена оптическая техника, позволяющая принципиально решать данную проблему, путем использования возможностей эффекта электромагнитно-индуцированной...

Теоретически и экспериментально исследовано прохождение одиночных фотонов через резонансную многослойную среду. Показано, что быстрое смещение нечётных слоёв такой среды на полдлины волны излучения приводит к формированию короткого импульса, интенсивность которого существенно превосходит интенсивность падающего излучения. Предложенный метод может быть использован для управления формой однофотонного волнового пакета. Лаборатория нелинейной оптики КФТИ КазНЦ РАН, КФУ. Руководитель: Самарцев В.В. Исполнители:...

Предложена схема оптической квантовой памяти на фотонном эхе в резонаторе на атомах, обладающих естественным неоднородным уширением со сверхузкими однородно уширенными изохроматами. Найден новый тип симметрии в подобной квантовой памяти, показывающий возможность масштабируемой обратимой временной динамики излучения сигналов эха, обеспечивающей идеальную квантовую компрессию световых импульсов. Лаборатория квантовой оптики и информатики КФТИ КазНЦ РАН. Руководитель: Моисеев С.А . Исполнители: Моисеев...

О возможности замедления релаксации квантовой когерентности в системе электронных спинов с помощью последовательностей СВЧ - импульсов. Проявление квантового эффекта Зенона. Лаборатория квантовой динамики, лаборатория спиновой физики и спиновой химии и лаборатория физики перспективных материалов КФТИ КазНЦ РАН. Руководитель: Катаев В.Е. Исполнители: Зарипов Р.Б., Вавилова Е.Л. Теоретически показана возможность проявления в импульсных экспериментах электронного парамагнитного резонанса известного...

Предложена новая схема пространственно многомодовой оптической квантовой памяти, основанная на нерезонансном рамановском взаимодействии слабого сигнального и сильного контрольного полей в многоатомной системе, находящейся в резонаторе. Запись и считывание слабых оптических импульсов осуществляется путём угловой модуляции волнового вектора контрольного поля. Схема обладает высокой информационной ёмкостью и может быть реализована в примесных кристаллах, активированных редкоземельными ионами. Лаборатория...

Теоретически разработана высокоэффективная квантовая память на фотонном эхе для коротких и сверхкоротких импульсов света, основанная на использовании резонансных атомов с большим неоднородным уширением линии в виде периодически расположенных узких пиков, окаймлённых с двух сторон резонансными линиями с заданными оптическими параметрами. Продемонстрирована возможность использования данной памяти для замедления периодической последовательности коротких световых импульсов. Лаборатория квантовой оптики...

Предложена новая схема оптической квантовой памяти на основе нерезонансного рамановского взаимодействия однофотонного импульса и сильного контрольного поля в многоатомной системе, основанная на угловой модуляции волнового вектора контрольного поля без изменения амплитуды поля или управления неоднородным уширением резонансных переходов. Схема не требует синхронизации контрольного поля с однофотонным импульсом и может быть реализована в системах, не позволяющих управлять неоднородным уширением. Лаборатория...

Развит метод и с его помощью впервые предложены протоколы для реализации двухкубитных квантовых логических операций контролируемое -не (CNOT) и обмена (SWAP) при использовании в качестве кубитов парамагнитных центров с суммарным спином неспаренных электронов 1/2 и использовании импульсных методов электронного парамагнитного резонанса для управления кубитами и контроля их состояния. Лаборатория квантовой динамики КФТИ КАзНЦ РАН. Зав. лабораторией: д.ф.-м.н., проф. Салихов К.М. Исполнитель: Волков...

Предложена эффективная многомодовая квантовая память на фотонном эхо и новые перспективные схемы ее реализации. Отдел химической физики, лаборатория квантовой динамики и квантовой информатики. Квантовая память составляет основу квантового повторителя (репитера), использование которого позволит создать разветвленные сети квантового интернета на расстояниях, превышающие сотни километров. Использование квантовой памяти также значительно расширит возможности построения квантового компьютера, способного...

Предложена квантовая память на фотонном эхe, основанная на использовании системы атомов в одномодовом резонаторе с оптимальными умеренными физическими параметрами и показано, что данная память позволяет сохранять большое число фотонных кубитов с эффективностью, близкой к 100%. Продемонстрирована возможность использования квантовой памяти на фотонном эхe для эффективной компрессии передачи квантовой информации по оптическому каналу. Лаборатория квантовой динамики и информатики КФТИ КазНЦ РАН. Зав...

Предложены нанооптические схемы для квантовой памяти и усиления взаимодействия слабых световых полей на интерфейсе диэлектрик/метаматериал, содержащем систему резонансных атомов. Отдел химической физики, лаборатория квантовой динамики и квантовой информатики. Основываясь на возможности возбуждения слабозатухающих поверхностных поляритонов на интерфейсе диэлектрик и метаматериал с отрицательным показателем преломления, мы предложили реализацию большой взаимной фазовой модуляции между двумя взаимодействующими...

Предложен протокол квантовой телепортации с использованием электронных спинов в качестве кубитов и с использованием спин-зависимых элементарных химических актов и методов импульсной спектроскопии ЭПР для выполнения протокола. Создан компьютерный симулятор, который реализует этот протокол. Отдел химической физики, лаборатория квантовой динамики и информатики. Квантовая телепортация возможна благодаря тому, что в квантовой механике разрешены запутанные состояния (entangled states), так как запутанные...

Разработан метод создания многоатомных субизлучательных состояний с помощью внешнего неоднородного электрического поля и определены оптимальные условия использования этих состояний в системах оптической квантовой памяти. Лаборатория нелинейной оптики. Предложена схема создания коллективных субизлучательных состояний в протяженной системе атомов с помощью внешнего неоднородного электрического поля и определены оптимальные условия функционирования устройств оптической квантовой памяти, использующих...

Показана возможность когерентного контроля коллективного спонтанного излучения протяженной системы атомов и определены оптимальные условия использования коллективных многоатомных состояний в системах оптической квантовой памяти. Лаборатория нелинейной оптики. Разработан метод когерентного контроля коллективного спонтанного излучения протяженной системы атомов, позволяющий преобразовывать сверхизлучательные многоатомные состояния в субизлучательные и обратно. Показано, что данный метод можно использовать...

Квантовая информатика на виртуальных спинах. Лаборатория резонансных явлений. Научный руководитель: проф. А.Р.Кессель. Разработана программа ...

Применение частотных гребенок низкой четкости для спектроскопии сверхвысокого разрешения Руководитель: Р.Н. Шахмуратов (КФТИ КазНЦ РАН) Ответственные исполнители: Ф.Г Вагизов (КФУ) , М.О. Скалли, О. Кочаровская (T&M University, USA) Развит новый метод спектроскопии, позволяющий определять резонансные частоты квантовых переходов с точностью до одной сотой естественной ширины линии поглощения. Метод основан на низкочастотной фазовой модуляции излучения, преобразующей его спектр в гребенку с частотным...

Предложен многоимпульсный протокол для эффективного управления спиновой когерентностью в ЭПР-экспериментах. Исполнители: Зарипов Р.Б., Вавилова Е.Л., Хайруждинов И.Т., Воронкова В.К., Салихов К.М., Катаев В.Е. C помощью импульсного метода ЭПР в X- и Q-диапазонах частот изучались процессы декогерентности спинов иона меди в двух монокристаллах диамагнитно разбавленных комплексах с различным лигандным окружением. Времена дефазировки электронного спина Tm при разных температурах измерялись с помощью...

Оптимальная схема генерации чистых однофотонных состояний в системе связанных кольцевых микрорезонаторов. Руководитель: А.А. Калачев (КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН) Исполнители: И.Н. Чуприна (КФУ) , Н.С. Перминов (КФТИ ФИЦ КазНЦ) , Д.Ю. Таранкова (КНИТУ-КАИ) Развита теория спонтанного четырёхволнового смешения в системе кольцевых микрорезонаторов, один из которых используется для генерации коррелированных пар фотонов, а остальные – для селективного по частоте ввода/вывода излучения. Определены оптимальные...

Реализация протоколов квантовой оптической памяти в изотопически чистом кристалле 143 Nd 3+ :Y 7 LiF 4 Руководитель: А.А.Калачев (КФТИ КазНЦ РАН) Исполнители: Р.А. Ахмеджанов, Л.А. Гущин, И.В. Зеленский, Д.А. Собгайда (ИПФ РАН, КФТИ КазНЦ РАН) Впервые реализованы протоколы оптической квантовой памяти на основе атомной частотной гребёнки в изотопически чистом кристалле YLiF 4 , обогащённом изотопом лития-7 и легированном примесными ионами неодима-143. Запись и воспроизведение слабых световых...

Предложен и экспериментально реализован универсальный метод формирования последовательности коротких импульсов из однофотонных волновых пакетов, который может быть использован для управления фотонами в оптическом диапазоне частот, например, с помощью газа холодных атомов. Исполнители: Вагизов Ф.Г. (КФУ), Шахмуратов Р.Н. (КФТИ КазНЦ РАН) (совместно с ИПФ РАН, Нижний Новгород и Texas A&M University, Texas, USA). Предложен и экспериментально реализован универсальный метод формирования последовательности...

Предложен новый подход к созданию оптической квантовой памяти на основе нерезонансного комбинационного (рамановского) взаимодействия однофотонного импульса и сильного управляющего поля в многоатомной системе, основанный на угловой модуляции волнового вектора управляющего поля. Исполнитель: Калачёв А.А. (КФТИ КазНЦ РАН). Предложен новый подход к созданию оптической квантовой памяти на основе нерезонансного комбинационного (рамановского) взаимодействия однофотонного импульса и сильного управляющего...