КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 23-72-01052

НазваниеКаскадные системы сверхпроводящих кубитов для нелинейной и квантовой оптики

Руководитель Дмитриев Алексей Юрьевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва

Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика

Ключевые слова Нелинейная оптика, волноводная квантовая электродинамика, сверхпроводниковые кубиты, когерентная динамика квантовых систем, резонансное рассеяние

Код ГРНТИ29.31.17

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Сверхпроводниковые квантовые цепи - одна из наиболее перспективных платформ для разработки и создания высококогерентных многочастичных квантовых систем. Благодаря значительному дипольному моменту, отдельные квантовые системы (далее - кубиты) связываются с внешним электромагнитным полем. Возникает сильная связь излучения (СВЧ-сигнала) и вещества (кубит в роли искусственного атома) и физические явления в режиме сильной связи описывается методами квантовой электродинамики. По итогам нескольких прорывных работ, за последнее десятилетие сформировалось новое научное направление - волноводная квантовая электродинамика [1]. Это новое направление рассматривает связь кубитов со свободно распространяющимся классическим или квантовым полем в волноводе, что позволяет не только манипулировать одиночными кубитами и осуществлять отдельные квантовые операции между кубитами без использования резонаторов, но и запутывать искусственный атом и излучение в волноводе [2]. Эти результаты открывают уникальные возможности реализации фотонных сетей, в которых искусственные атомы выступают в качестве узлов и медиаторов взаимодействия, между которыми распространяются квантовые поля, испускаемые и затем контролируемо рассеиваемые искусственными атомами. Как показано, такая сеть может реализовывать полноценную квантовую логику [3]. В приведенном контексте крайне актуально изучение физических явлений, возникающих при взаимодействии кубитов, выступающих в качестве нелинейных квантово-оптических элементов, с квантовыми полями различной природы. Одно из наиболее интересных и перспективных воплощений этой идеи - каскадная квантовая система, в которой поля, излучаемые квантовой системой (атомом или квантовым параметрическим усилителем), попадают на другой атом. Несмотря на целый ряд теоретических работ, предлагающих и изучающих эту концепцию, до сих пор не представлено систематических экспериментов, демонстрирующих особенности таких систем на практике. Предлагаемый проект нацелен на конструирование каскадных систем и изучение ряда фундаментальных явлений, протекающих в них. В частности, интерес представляет стационарный режим рассеяния, при котором пробный кубит рассеивает излучение от атома-источника, находящегося в стационарном состоянии. Дополнительно, может быть изучена временная динамика под действием однофотонных полей, а также особенности волнового смешения в каскадных системах. Понимание ключевых особенностей рассеяния света в каскадных системах послужит краеугольным камнем для дальнейшего развития фотоники и микроволновой нелинейной оптики на чипе. ______________________________________________________________________________________________________________ [1] Astafiev O. et al. Resonance fluorescence of a single artificial atom //Science. – 2010. – Т. 327. – №. 5967. – С. 840-843. [2] Kurpiers P. et al. Deterministic quantum state transfer and remote entanglement using microwave photons //Nature. – 2018. – Т. 558. – №. 7709. – С. 264-267. [3] Pichler H. et al. Universal photonic quantum computation via time-delayed feedback //Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2017. – Т. 114. – №. 43. – С. 11362-11367.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---