Quantum Optics and Quantum Information Dept. (Research Institute for Solid State Physics and Optics Hung. Acad. Sci.)
Starting date
2006-02-01
Closing date
2009-01-31
Funding (in million HUF)
4.199
FTE (full time equivalent)
0.83
state
closed project
Summary in Hungarian
Az összefonódottság az egyik legérdekesebb nemklasszikus jelenség a kvantummechanikai rendszerekben, a kvantumkommunikációnak és a kvantuminformatikának pedig legalapvetőbb erőforrása. A kvantumrendszerek kontrolljának gyors fejlődése lehetővé tette a kvantumbitek közötti összefonódottság kísérleti tanulmányozását kvantumoptikai rendszerekben, például optikai rácsban lévő hideg atomokban, csapdázott hideg ionokban vagy fotonrendszerekben.
A kétrészűtől gyökeresen különböző többrészű összefonódottság létrehozásának, detektálásának és osztályozásának feladatát tűzzük ki ebben a pályázatban. A hatékony detektálás egyik lehetősége az összefonódottsági tanúoperátorok alkalmazása. Ilyen tanúkat kívánunk kifejleszteni és optimalizálni a több kvantumbitből álló rendszerekben. Az egyes kísérleteknél az előállítani kívánt összefonódott állapot környezetére érzékeny tanúoperátorokat kell tervezni.
A többrészű összefonódottság számos olyan jelenség alapja, ami új kvantuminformatikai feladatokra alkalmazható. Ilyen feladatok például a kvantumos hibajavítás, a kvantumszámítás vagy a kvantumtitkosítási eljárások. Célunk meghatározni, mely kvantuminformatikai feladatokatban nélkülözhetetlen a valódi többrészű összefonódottság. Megmutatták a kétrészű esetben, hogy az összefonódottsági tanúk nemcsak igen-nem választ adnak, de képesek az összefonódottságnak egyfajta mértékét is megadni. Célunk megvizsgálni, hogy a többrészű esetben is léteznek-e ilyen konstrukciók. Tervezzük további összefonódottsági mértékek meghatározását is.
Summary
Entanglement is one of the most intriguing nonclassical phenomena arising from quantum mechanical systems. This essential resource is extensively exploited in quantum communication and quantum informatics. Rapid development in quantum control makes it possible to experimentally study the entanglement of qubits in quantum optical systems like cold atoms in optical lattices, trapped cold ions, or photonic systems.
In the project, we address the problem of creation, detection, and classification of multipartite entanglement that is radically different from the bipartite case. An efficient detection method involves the use of entanglement witness operators. We intend to develop and optimize such witnesses for the multi-qubit setting. For each experiment, we have to design a witness for detecting entanglement in the vicinity of the proposed entangled state.
Multipartite entanglement gives rise to several new phenomena that can be used to implement novel quantum information processing tasks. They include error correction, quantum computation, cryptographic protocols. Our aim is to determine which quantum information tasks need exclusively multi-party entanglement. It is shown that entanglement witnesses not only give a yes or no answer but they can also quantify entanglement content in the bipartite case. Our goal is to determine whether similar constructions can be obtained for the multipartite case. We also plan to find measures of multipartite entanglement.
