quantum optics, quantum information processing, networks, quantum walks
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Quantum mechanics
Panel
Physics
Department or equivalent
Quantum Optics and Quantum Information Dept. (Research Institute for Solid State Physics and Optics Hung. Acad. Sci.)
Participants
Ádám, Péter Darázs, Zoltán Gábris, Aurél Janszky, József Kálmán, Orsolya Kecskés, László Kis, Zsolt Kollár, Bálint Koniorczyk, Mátyás Szabó, Levente Tóth, Géza Varga, Árpád
Starting date
2011-02-01
Closing date
2015-01-31
Funding (in million HUF)
2.742
FTE (full time equivalent)
20.52
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás célja kvantumos hálózatok jobb megértése, kvantuminformatikai felhasználásuk, valamint kísérleti megvalósíthatóságuk vizsgálata tágabb értelemben vett kvantumoptikai rendszerekben. A klasszikustól eltérő tulajdonságok, például az összefonódottság, vezethetnek a kvantuminformatikai alkalmazásokban a hatékonyság növekedéséhez.
A kvantumos bolyongás viselkedését elemezzük. A nemrég általunk a kvantumos esetre is definiált Pólya-féle szám a klasszikustól jelentősen eltérő tulajdonságokat mutat. Elemezzük a kvantumos Pólya szám definícióját speciális esetekre, tulajdonságait, dimenziótól való függését. A kvantumos bolyongás általánosítását vizsgáljuk nagy lépésközök (Lévy eloszlás) megjelenése és random hálózatok esetén. A kvantumos bolyongás egyik legígéretesebb felhasználása egy hatékony keresési algoritmus. A hatékonyságot optimalizáljuk a keresési tér megfelelő módosításával, illetve többelemű keresés esetén. A kvantumoptikai hálózatok felhasználását tekintjük nemklasszikus állapotok preparálására.
Az összefonódottság viselkedését elemezzük egy általunk adott kritérium alapján többrészű rendszerekben. Megfontolásaink várhatóan alkalmazhatóak olyan esetekben, amikor csak kollektív mérés végezhető feles spinű részecskéken, például optikai rácsban csapdázott atomok esetén. Feltérképezzük az általunk talált komplex káosz tulajdonságait qubitek iteratív, feltételes dinamikájában.
A kísérleti megvalósíthatóság érdekében koherens kontrollt használó elrendezéseket elemzünk, többnívós atomokban. Kvantum-gyűrűkben vizsgáljuk a véletlen bolyongás megvalósíthatóságát. Az általunk kidolgozott sztochasztikus eljárást adaptáljuk a kísérletek modelljeire.
Summary
In the present research we aim at a better understanding of quantum networks, their utilization in quantum information processing, and their realization in quantum optical and related systems. Non-classical properties, such as quantum entanglement, can lead in quantum informatics applications to the increase of efficiency.
We analyze the behaviour of quantum walks. The Pólya number, defined by us for the quantum case, exhibits specifically nonclassical features. We discuss the definition of the quantum Pólya number for special cases, its properties, its dependence on the dimension of the space. We investigate the generalization of the Pólya number for Lévy flights i.e. quantum walks with large step size and for randomized networks. The most promising application of a quantum walk is an efficient search algorithm. We intend to further optimize its efficiency by a modification of the search space as well as for multitarget searches. We plan to employ quantum optical networks for the preparation of non-classical states.
We analyze the behaviour of entanglement according to a criterion found by us in multipartite systems. Our findings will probably be useful in cases when there is a possibility only to measure collectively on spin half particles, such as atoms trapped in an optical lattice. We look into the properties of complex chaos, found by us in the iterative, conditional dynamics of qubits.
