Környezetükkel kölcsönható kvantumrendszerek: Dekoherencia és a kvantumos összefonódottság eltűnése
Angol cím
Open quantum systems: environment induced decoherence and entanglement degradation
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Elméleti Fizika Tanszék (Szegedi Tudományegyetem)
projekt kezdete
2003-10-01
projekt vége
2006-09-30
aktuális összeg (MFt)
19.263
FTE (kutatóév egyenérték)
0.00
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A kutatás olyan fizikai rendszerek vizsgálatára irányult, amelyekben a különböző szabadsági fokok közötti kvantumos összefonódottság kitüntetett szerepet játszik. Megmutattuk, hogy kétállapotú atomok dipól-csatolt láncában közeli atomok estében ezek a fajta kvantumos korrelációk a környezet hatásai ellenére növekedhetnek is. A téma igen közel esik a kvantumos információfeldolgozás gyakorlati megvalósításának a problémájához, ezzel kapcsolatos az az eredményünk, hogy síkbeli félvezető gyűrűk segítségével alapvető kvantumos kapuk realizálhatók, illetve két kimenet esetén a rendszer a Stern-Gerlach berendezés megfelelőjeként alkalmas polarizált elektronok preparálására. Szintén a spin szabadsági fok határozza meg a nagy eredő spinnel rendelkező molekulák (nanomágnesek) viselkedését is. Ezzel a rendszerrel kapcsolatban megmutattuk, hogy a kísérletekben észlelt THz tartományba eső sugárzás kibocsátási mechanizmusa a mézerek működéséhez hasonló. Emellett kiszámítottuk, hogy a kristályrács fononjai, mint a spin rendszer környezete, hogyan befolyásolják a hiszterézisgörbék lefutását.
kutatási eredmények (angolul)
The aim of the research was the investigation of the role of quantum mechanical entanglement in physical systems with several degrees of freedom. It has been shown that in a chain of dipole-coupled atoms, when the interatomic separation is small enough, spontaneous entanglement formation appears, despite the destructive effects of the environment. As a possible application, we demonstrated that mesoscopic rings made of semiconductor material can realize basic one-qubit logical gates. Considering molecular nanomagnets, where again the spin degree of freedom plays an important role, it was shown that the physical mechanism being responsible for the experimentally observed THz radiation is a maser effect. Furthermore, our calculations show that the influence of the phonon environment decreases the steps seen in the hysteresis curves.
Benedict M G, Foldi P, Czirjak A, Serenyi T: Decoherence and entanglement of a linear chain of dipole coupled atoms, J OPT B-QUANTUM S O 6: (3) S3-S6 (2004), 2003
Foldi P, Benedict M G, Serenyi T, Czirjak A: Entanglement degradation in a string of atoms coupled by the electromagnetic field, FLUCT NOISE LETT 4: (3) L511-L519 (2004), 2004
P Földi, O Kálmán, M G Benedict, F M Peeters: Quantum rings as electron spin beam splitters, PHYS REV B 73: 155325 (2006), 2006
Foldi P, Benedict M G, Serenyi T, Czirjak A: Entanglement degradation in a string of atoms coupled by the electromagnetic field, SPIE Proceedings 5468, 306 (2004), 2004
Benedict M G, Foldi P, Peeters F M: Microwave emission from a crystal of molecular magnets: The role of a resonant cavity, PHYS REV B 72: (21) 214430 (2005), 2005
Foldi P, Molnar B, Benedict M G, Peeters F M: Spintronic single-qubit gate based on a quantum ring with spin-orbit interaction, PHYS REV B 71: (3) 033309 (2005), 2005
M G Benedict, P Földi, F M Peeters: Terahertz radiation from crystals of nanomagnets, J. Phys.: Conf. Ser. 36 12-17 (2006), 2006
Benedict Mihály, Földi Péter: Mikrohullámú sugárzás molekuláris mágnesekből, In: Heiner Zsuzsanna, Osvay Károly (szerk.) A kvantumoptika és -elektronika legújabb eredményei, Szeged: Szegedi Tudományegyetem, 2006. pp. 119-131, 2006
O Kálmán, P Földi, M G Benedict: Quantum and Classical Correlations of Spatial and Spin Degrees of Freedom in Quantum Rings, Open systems & information dynamics 13, 455-462 (2006), 2006
P Földi, M G Benedict, F. M. Peeters: Multilevel spin dynamics in time-dependent external megnetic field, Acta Phys. Hung. B (Heavy Ion Physics) 26, 47 (2006)., 2006
O Kálmán, P. Földi, M G Benedict, F M Peeters: Interference induced preparation of spinpolarized electrons in a three-terminal quantum ring, quant-ph/0612183 (elküldve a New J. of Phys.-be )., 2006
P Földi, M G Benedict, J. M. Pereira, F. M. Peeters: Dynamics of molecular nanomagnets in time-dependent external magnetic fields: Beyond the Landau-Zener-Stückelberg model, cond-mat/0606763 (elküldve a Phys. Rev. B-be)., 2006
