Физические принципы квантовой информации и макроскопические квантовые явления в сверхпроводящих (Джозефсоновских) системах.

 

М. В. Фистуль,

Theoretische Physik III, Ruhr-Universität Bochum, Bochum Germany

и

Лаборатория сверхпроводящих метаматериалов,

Кафедра ТФиКТ, НИТУ «МИСиС»

Квантовые динамические процессы, то есть изменение во времени состояний системы, подчиняющеся законам  квантовой механики,  могут быть использованы для разработки новых методов вычислений и передачи информации (квантовая информация).

В первой части  курса лекций (3 лекции, 6 часов) будут даны основные представления о различных явлениях в области квантовой информации. Будут рассмотрены принципы работы «квантового компьютера», «адиабатического квантового компьютера». квантовые логические операции и алгоритмы, «квантовые игры» квантовая телепортация и квантовая криптография.  

Такие известные в атомной физике и оптике квантовые динамические процессы, как квантовое туннелирование, расщепление квантовых уровней (квантовые биения), осцилляции Раби, полосы Рамзи, могут наблюдаться на макроскопическом уровне в различных  сверхпроводящих системах. Перспективными системами для наблюдения таких и более сложных макроскопических квантовых эффектов, являются одиночные джозефсоновские контакты (ДК), один или несколько ДК вставленных в сверхпроводящие кольцо (СКВИДы), ДК малых размеров, или ДК вставленные в полосковую линию. Макроскопические квантовые эффекты могут быть использованы для физической реализации приборов квантовой информации.

Во второй части курса  лекций (3 лекции 6 часов) будут представлены теоретические основы работы различных сверхпроводящих систем в макроскопическом квантовом режиме. Будут рассмотрены вопросы, связанные с выбором параметров этих систем, влиянием температуры и диссипации, взаимодействием с микроволновым излучением и измерением макроскопических квантовых эффектов.

 

 

В лекциях планируется рассмотреть

I. Физические принципы квантовой информации

    1. Квантовые вычисления:

    А) кубиты, управление кубитами, квантовые логические операции

    Б) простые квантовые алгоритмы, «квантовые игры»

    2. Квантовая телепортация и криптография

    А) квантовая запутанность, телепортация

    Б) квантовая криптография, сложные квантовые алгоритмы

    3. Адиабатический квантовый компьютер

    А) Адиабатические процессы в квантовой механике

    Б) адиабатический квантовый компьютер, «квантовый отжиг»

II. Сверхпроводящие системы для процессов квантовой информации

     1. Сверхпроводящие системы: потенциал, эффективная масса, уровни энергии, частота осцилляций

     А) Одиночные джозефсоновские контакты (ДК)-фазовый и зарядовый кубиты

     Б) одиночный ДК и несколько ДК встроенных в сверпроводящее кольцо: роль размеров кольца

     В)  ДК встроенные в полосковую передающую линию

2. Макроскопические квантовые эффекты: температура, диссипация, взаимодействие с микроволновым излучением

      А) Макроскопическое квантовое туннелирование (МКТ)

      Б) Резонансное усиление МКТ микроволновым излучением

      В) Раби осцилляции

      Г) Рамзи полосы и «спин-эхо» эффект

      Д) взаимодействие ДК с фотонами в полосковой линии.

   3. Измерения макроскопических квантовых эффектов

       А) Переход из сверхпроводящего в резистивное состояние

       Б) Индуктивные измерения

       В) Отражение волны, проходящей по полосковой линии.


Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика