ایجاد درگاه کنترل فاز دو کیوبیتی در سیستم اتم- کاواک- فیبر با روش گذار بی دررو

تئوری مکانیک کوانتومی در طول دهه اول قرن بیستم به وسیله جمعی از بزرگترین فیزیکدانان معاصر جمع بندی شد. این تئوری جدید باعث پیش بینی های قوی و غیرشهودی مانند رفتار موج-ذره ای ذرات و درهم تنیدگی کوانتومی شده است. یکی از شاخه های مکانیک کوانتومی، اپتیک کوانتومی است که به طور عمده شامل بررسی اندرکنش اتم با میدان کلاسیکی و کوانتومی می باشد. دامنه اپتیک کوانتومی هر روز وسیع تر می شود و به خصوص در دهه های اخیر به صورت قابل ملاحظه ای گسترش یافته است. از طرفی، می توان از تجربیات به دست آمده در اپتیک کوانتومی در توسعه کاربردی تئوری اطلاعات کوانتومی و طراحی مدارهای کوانتومی استفاده کرد. در این پایان نامه، ابتدا سیستم اتم-کاواک-فیبر معرفی می شود و حالت های اتم را به عنوان حالت های کوانتومی در نظر می گیریم. گونه می باشد. در این روش گذار بی دررو یکی از مهمترین و در عین حال ساده ترین روش های انتقال اتمی در سیستم اتم در انتقال جمعیت از حالت اول به حالت نهایی بدون جمعیت دار شدن حالت های میانی و با استفاده از ترتیب پالس ها به صورت غیرشهودی انجام می شود. در این پایان نامه از روش گذار بی دررو تحریکی رامان برای ایجاد سه طرحواره کاربردی در تئوری محاسبات و اطلاعات کوانتومی در سیستم اتم-کاواک-فیبر استفاده شده است. ایجاد حالت های درهم تنیده و درگاه های کوانتومی به کمک قوانین اپتیک کوانتومی برای کاربردی کردن تئوری محاسبات و اطلاعات کوانتومی، یکی از موضوعات مهم و مورد توجه است که راهبردی قدرتمند برای رسیدن به کامپیوترهای کوانتومی دارد. این پایان نامه شامل پنج فصل می باشد که در فصل اول به شرح مفاهیم اولیه پرداخته شده است. کوانتش میدان، مدل جینز-کامینگز، کاواک اپتیکی و مقدمه ای مختصر از محاسبات کوانتومی از موضوعات بحث شده در فصل اول می باشند. در فصل دوم، گذار بی دررو مورد بررسی قرار گرفته و روشی برای رسیدن به حد بی دررو برای دو سیستم مختلف فیزیکی ارائه شده است و در آخر فصل به گذار بی درروی رامان، محدوده ی تاخیر زمانی پالس ها برای گذار بی دررو و بررسی اثرات اتلاف در یک سیستم باز پرداخته شده است. در مورد درهم تنیدگی سه جزئی و به طور کلی n-جزئی، دو دسته حالت درهم تنیده بیشینهghz وw وجود دارد]16-17[. حالت هایghz به طور ویژه در پیدایش تئوری اندازه گیری در مکانیک کوانتومی و ارتباطات از راه دور کوانتومی، اسپکتروسکوپی دقیق و قراردادهای تصحیح خطا نقش موثری دارند. بنابراین در سال های اخیر ایجاد حالت های ghz مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله سه اتم پنج ترازی را به طور مجزا در سه کاواک که توسط دو فیبر با هم در ارتباط هستند، در نظر گرفته و از سیستم برهم کنش اتم با میدان استفاده خواهیم کرد. برای این کار از روش گذار بی دررو در داخل کاواک qed که توسط پارکینز معرفی شده است، استفاده میکنیم]18[، به طوریکه پالسهای استوکس به وسیله ی یک مد کاواک با کیفیت بالا جایگزین میشوند. با استفاده از روش گذار بی دررو و بررسی تحول زمانی حالتهای تاریک سیستم در n مرحله، طرحواره جدیدی برای ایجاد حالت درهم تنیده در n اتم ارائه شده است. در تئوری اطلاعات کوانتومی، الگوریتم ها با ترکیب عملگر درگاه های کوانتومی در یک مدار کوانتومی تشکیل میشوند. امروزه اغلب از درگاه های تک کیوبیتی و دوکیوبیتی استفاده میشود[23]، در حالیکه برخی از عملگرها که شامل یک گروه فراگیر برای محاسبات کوانتومی میشوند، شامل درگاههای بیش از دو کیوبیت میشوند و یک عملگر سه کیوبیتی میتواند جایگزین بخشهای پیچیده ای از درگاههای دو کیوبیتی شود که باعث اجرای سریعتر با وفاداری بیشتر میشود. درگاه توفولی، یکی از مهمترین درگاه های سه کیوبیتی است که در بخش 1-5-3 معرفی شد. این درگاه برای اولین بار به وسیله ی توماس توفولی به عنوان یک درگاه منطقی که مجموعه ای فراگیر را تشکیل میدهد، معرفی شد[25]. در این بخش روشی را برای ایجاد درگاه سه کیوبیتی توفولی به وسیله ی گذار بی دررو در سیستم اتم-کاواک-فیبر پیشنهاد داده ایم. همچنین در طرح آخر روشی تک مرحله ای برای ایجاد درگاه کنترل فاز دوکیوبیتی پیشنهاد شده است و در پایان به بررسی اثرات ناهمدوسی در یک سیستم باز برای این طرحواره پرداخته ایم.