Вышедшие номера
Перепутывание атома Джейнса-Каммингса и двух атомов Тависа-Каммингса
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Государственное задание, FSSS-2025-0003
Багров А.Р.1, Башкиров Е.К.1
1Самарский национальный исследовательский университет им. С.П. Королева, Самара, Россия
Email: bashkirov.ek@ssau.ru
Поступила в редакцию: 12 ноября 2025 г.
В окончательной редакции: 12 ноября 2025 г.
Принята к печати: 12 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 2 апреля 2026 г.

Продемонстрировано точное решение квантового уравнения Лиувилля для модели, состоящей из трех идентичных двухуровневых атомов (кубитов) A, B и C и двух независимых резонаторов. Предположено, что кубит A заперт в первом идеальном резонаторе, а два оставшихся кубита B и C захвачены во второй высокодобротный резонатор. Все кубиты резонансно взаимодействуют с соответствующей модой квантованного теплового электромагнитного поля резонатора. Между кубитами в начальный момент времени предположено наличие перепутанности. В центре нашего внимания находятся бисепарабельные состояния кубитов и истинно перепутанные состояния кубитов W- и GHZ-типа. На основе точного решения проведен расчет критерия Переса-Хородецких и степени совпадения. Используя указанные критерии перепутывания, проанализирована динамика двух- и трехкубитного перепутывания для различных интенсивностей тепловых полей резонаторов, а также проведен сравнительный анализ динамики перепутывания кубитов в рассматриваемой модели и трехкубитных моделях, исследованных ранее. Показано, что кубиты в процессе эволюции никогда не переходят в состояния, приготовленные в начальный момент времени, что принципиально отличает их поведение от поведения кубитов в исследованных ранее трехкубитных моделей. Ключевые слова: кубиты, истинно перепутанные состояния W- и GHZ-типа, бисепарабельные состояния, тепловые поля, перепутывание, независимые резонаторы, критерий отрицательности, степень совпадения, квантовое уравнение Лиувилля, эффект мгновенной смерти перепутывания.
  1. M.A. Nielsen, I.L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information. 10th Anniversary Edition (Cambridge University Press: NY., USA, 2010), 702 p. DOI: 10.1017/CBO9780511976667
  2. A. Barenco et al. Phys. Rev. A, 52, 3457 (1995). DOI: 10.1103/PhysRevA.52.3457
  3. Y. Shi. Quantum Information and Computation, 3, 84 (2003)
  4. E. Barnes, C. Arenz, A.J.G. Pitchford, S.E. Economou. Phys. Rev. B, 96 (2), 024504 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.024504
  5. M. Li, L. Jia, J. Wang, S. Shen, S.M. Fei. Phys. Rev. A, 96, 052314 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevA.96.052314
  6. M.D. Reed, L. DiCarlo, S.E. Nigg, L. Sun, L. Frunzio, S.M. Girvin, R.J. Schoelkopf. Nature, 482, 382 (2012). DOI: 10.1038/nature10786
  7. A. Isar. Open Systems Information Dynamics, 16 (2), 205 (2009). DOI: 10.1142/S1230161209000153
  8. L. Aolita, R. Chaves, D. Cavalcanti, A. Acin, L. Davidovich. Phys. Rev. Lett., 100 (8), 080501 (2008). DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.080501
  9. Z.-L. Xiang, S. Ashhab, J.Q. You, F. Nori. Rev. Mod. Phys., 85, 623 (2013). DOI: 10.1103/revmodphys.85.623
  10. I.M. Georgescu, S. Ashhab, F. Nori. Rev. Mod. Phys., 86, 153 (2014). DOI: 10.1103/RevModPhys.86.153
  11. G. Wendin. Rep. Prog. Phys., 80 (10), 106001 (2017). DOI: 10.1088/1361-6633/aa7e1a
  12. G.-Q. Li, X.-Y. Pan. Chin. Phys. B, 27 (2), 020304 (2018). DOI: 10.1088/1674-1056/27/2/020304
  13. D.J. van Woerkom, P. Scarlino, J.H. Ungerer, C. Muller, J.V. Koski, A.J. Landig, C. Reichl, W. Wegscheider, T. Ihn, K. Ensslin, A. Wallraff. Phys. Rev. X, 8, 041018 (2018). DOI: 10.1103/PhysRevX.8.041018
  14. B.W. Shore, P.L. Knight. J. Mod. Opt., 40 (7), 1195 (1993). DOI: 10.1080/09500349314551321
  15. J. Larson, T. Mavrogordatos. The Jaynes-Cummings Model and Its Descendants: Modern research directions. (IoP Publishing, Bristol 2021), 426 p. DOI: 10.1088/978-0-7503-3447-1
  16. M. Neeley, R.C. Bialczak, M. Lenander, E. Lucero, M. Mariantoni, A.D. O'Connell, D. Sank, H. Wang, M. Weides, J. Wenner, Y. Yin, T. Yamamoto, A.N. Cleland, J.M. Martinis. Nature, 467, 570 (2010). DOI: 10.1038/nature09418
  17. L. DiCarlo, M.D. Reed, L. Sun, B.R. Johnson, J.M. Chow, J.M. Gambetta, L. Frunzio, S.M. Girvin, M.H. Devoret, R.J. Schoelkopf. Nature, 467, 574 (2010). DOI: 10.1038/nature09416
  18. Ch.F. Roos, M. Riebe, H. Hoffner, W. Honsel, J. Benhelm, G.P.T. Lancaster, Ch. Becher, F. Schmidt-Kaler, R. Blatt. Nature, 429, 734 (2004). DOI: 10.1038/nature02570
  19. D.C. Cole, J.J. Wu, S.D. Erickson, P.-Y. Hou, A.C. Wilson, D. Leibfried, F. Reiter. New J. Phys., 23, 073001 (2021). DOI: 10.1088/1367-2630/ac09c8
  20. P. Neumann, N. Mizuochi, F. Rempp, P. Hemmer, H. Watanabe, S. Yamasaki, V. Jacques, T. Gaebel, F. Jelezko, J. Wrachtrup. Science, 320, 1326 (2008). DOI: 10.1126/science.1157233
  21. K. Takeda, A. Noiri, T. Nakajima, J. Yoneda, T. Kobayashi, S. Tarucha. Nature Nanotechnol., 16, 965 (2021). DOI: 10.1038/s41565-021-00925-0
  22. А.Р. Багров, Е.К. Башкиров. ЖТФ, 94 (3), 341 (2024). DOI: 10.61011/JTF.2024.03.57370.301-23
  23. А.Р. Багров, Е.К. Башкиров. ЖТФ, 95 (5), 853 (2025). DOI: 10.61011/JTF.2025.05.60275.433-24
  24. E.K. Bashkirov, A.R. Bagrov. Quantum Inf. Process., 24 (5), 154 (2025). DOI: 10.1007/s11128-025-04772-z
  25. E.K. Bashkirov, A.R. Bagrov. Laser Phys., 35 (6), 065203 (2025). DOI: 10.1088/1555-6611/addd90
  26. R. Jozsa. J. Mod. Opt., 41, 2315 (1994). DOI: 10.1080/09500349414552171
  27. A. Peres. Phys. Rev. Lett., 77 (8), 1413 (1996). DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.1413