Fénnyel manipulált összefonódott atomi állapotok és kvantumos kapuk
Angol cím
Quantung gates and antagled atomic states manipulted by light
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Elméleti Fizika Tanszék (Szegedi Tudományegyetem)
résztvevők
Czirják Attila Földi Péter Kálmán Orsolya Serényi Tamás
projekt kezdete
2005-01-01
projekt vége
2009-03-31
aktuális összeg (MFt)
7.020
FTE (kutatóév egyenérték)
8.85
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
1. Óriás spinű molekulák (nanomágnesek) állapotának időben változó mezővel való kölcsönhatásában megmutattuk, hogyan lehet ezeket egy kívánt spinállapotba hozni. A dekoherencia figyelembevételével magyarázatot adtunk a kísérleti hiszterézisgörbék alakjára és üregbe zárt nanomágnesek esetén a mézerszerű működésre.
2. Félvezető gyűrűben mozgó elektron spinjére alapozva egyqubites kvantumkapuk megvalósítását javasoltuk. Egy, vagy néhány gyűrűvel a Stern-Gerlach kísérlet spintronikai változatának elvét dolgoztuk ki.
Az eszközzel a térbeli és a spin szabadsági fokok között összefonódás hozható létre. A szennyezések és a véges hőmérséklet miatti dekoherencia hatására számos gyűrűből álló hálózat esetén a méret növekedésével egy ilyen rendszer távolabb kerül az ideális viselkedéstől, de a kiaknázható kvantumos tulajdonságok nem az alkotóelemek számával arányosan, hanem annál lassabban tűnnek el.
Periodikusan változó spin-pálya kölcsönhatás esetén a gyűrűben a spin Rabi oszcillációja lép fel, ami véges hőmérsékleten és véletlen szórási folyamatok jelenlétében is megmarad. Az oszcilláló spin-pálya kölcsönhatás a Raman szóráshoz hasonló stokesi és anti-stokesi csúcsokat hoz létre a vezetőképességben.
3. Megmutattuk, hogy N qubitből, illetve általánosabban K dimenziós részekből álló kvantumrendszer szimmetrikus alterében a nem összefonódott állapotok pontosan megegyeznek a koherens állapotokkal, és a szimmetrikus altérre ortogonális állapotok mindegyike összefonódott.
kutatási eredmények (angolul)
1. We have shown how giant spin molecules (nanomagnets) can be brought into specific quantum states with time varying magnetic fields . We explained the experimentally observed hysteresis curves and a maser-like operation for molecules in a cavity as caused by decoherence.
2. We proposed how to realize one-qubit quantum gates based on the electron spin in a semiconductor ring.
Applying one or few such rings the spintronic analogue of the Stern-Gerlach experiment can be realized, and the device can entangle the spatial and spin degrees of freedom. Increasing the size of networks consisting of such rings decoherence caused by impurities and by finite temperature reduces the ideal properties of the system, but the quantum features to be exploited diminish promisingly slow. A periodic change of the strength of the spin-orbit interaction leads to Rabi oscillations of the spin, which persists also at finite temperatures and in the presence of random scattering events. The oscillating spin-orbit interaction creates Raman type Stokes and anti-Stokes peaks in the conductivity.
3. In an N qubit system, or more generally in an N-partite system consisting of K dimensional parts, the class of nonentangled states in the symmetric subspace is identical with the class of the coherent states. The subspace orthogonal to the symmetric one contains only entangled states.
Benedict M, Földi P,: Mikrohullámú sugárzás molekuláris mágnesekből, In: Heiner Zs, Osvay K (szerk.) A kvantumoptika és -elektronika legújabb eredményei, Szeged: Szegedi Tudományegyetem, pp. 119-131, 2006
Benedict M, Földi P, Peeters FM: Terahertz radiation from crystals of nanomagnets,, J. Phys.: Conf. Ser. 36 12-17 (2006), 2006
Kálmán O, Földi P, Benedict MG: Quantum and Classical Correlations of Spatial and Spin Degrees of Freedom in Quantum Rings, Open systems & information dynamics 13, 455-462 (2006), 2006
Földi P, Benedict MG, , Peeters FM: Multilevel spin dynamics in time-dependent external megnetic field, Acta Phys. Hung. B (Heavy Ion Physics) 26, 47 (2006), 2006
Földi P, Benedict MG: Pure states resulting from decoherence in periodic Landau-Zener transitions, Eur. Phys. J. Special Topics 160, 175–181 (2008),, 2008
