(49-6) 05 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Анализ поведения параметров перепутывания для трехкубитной модели Тависа–Каммингса с многофотонными процессами
А.Р. Багров 1, Е.К. Башкиров 1

1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

  PDF, 1201 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1679

Страницы: 899-908.

Аннотация:
В данной работе мы детально проанализировали динамику критерия отрицательности, степени совпадения и полной согласованности для модели Тависа–Каммингса, в которой три кубита находятся в общем одномодовом идеальном резонаторе и взаимодействуют резонансно с модой поля посредством многофотонных процессов. Решив нестационарное уравнение Шрёдингера, мы приводим аналитические решения для истинно перепутанных состояний типа Вернера и Гринбергера–Хорна–Цайлингера. Показано, что кратность фотонных переходов может существенно стабилизировать истинно перепутанные состояния обоих типов. Выделены ключевые особенности в поведении динамики параметров перепутывания. Мы приходим к выводу, что критерий отрицательности непригоден для описания динамики перепутывания кубитов в случае трехкубитных состояний Гринбергера–Хорна–Цайлингера. Показаны главные преимущества полной согласованности над критерием отрицательности.

Ключевые слова:
кубиты, многофотонные процессы, отрицательность, степень совпадения, полная согласованность, резонатор.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, N FSSS-2025-0003.

Цитирование:
Багров, А.Р. Анализ поведения параметров перепутывания для трехкубитной модели Тависа–Каммингса с многофотонными процессами / А.Р. Багров, Е.К. Башкиров // Компьютерная оптика. – 2025. – Т. 49, № 6. – С. 899-908. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1679.

Citation:
Bagrov AR, Bashkirov EK. Analysis of the behavior of entanglement parameters for the three-qubit Tavis–Cummings model with multiphoton processes. Computer Optics 2025; 49(6): 899-908. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1679.

References:
  1. Chia C, Huang D, Leong V, Kong JF, Goh KEJ. Hybrid quantum systems with artificial atoms in solid state. Adv Quantum Technol 2024; 7: 2300461. DOI: 10.1002/qute.202300461.
  2. Nielsen MA, Chuang IL. Quantum computation and quantum information. 10th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2010. ISBN: 9781107002173.
  3. Barshak EV, Lapin BP, Vikulin DV, Alieva SS, Alexeyev CN, Yavorsky MA. All-fiber SWAP-CNOT gate for optical vortices. Computer Optics 2021; 45(6): 853-859. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-938.
  4. Barnes E, Arenz C, Pitchford AJG, Economou SE. Fast microwave-driven three-qubit gates for cavity-coupled superconducting qubits. Phys Rev B 2017; 96(2): 024504. DOI: 10.1103/PhysRevB.96.024504.
  5. Reed MD, DiCarlo L, Nigg SE, Sun L, Frunzio L, Girvin SM, Schoelkopf RJ. Realization of three-qubit quantum error correction with superconducting circuits. Nature 2012; 482: 382-385. DOI: 10.1038/nature10786.
  6. Moskalenko IN, Simakov IA, Abramov NN, et al. High fidelity two-qubit gates on fluxoniums using a tunable coupler. npj Quantum Inf 2022; 8: 130. DOI: 10.1038/s41534-022-00644-x.
  7. Wei H, Tang J, Deng Y. N-photon bundles emission in high-spin Jaynes–Cummings model. New J Phys 2024; 26(12): 123024. DOI: 10.1088/1367-2630/ad9d6e.
  8. Perminov NS, Petrovnin KV, Gerasimov KI, Kirillov RS, Latypov RR, Sherstyukov ON, Moiseev SA. Spectroscopy of cascade multiresonator quantum memory. Computer Optics 2018; 42(4): 614-619. DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-4-614-619.
  9. Muñoz CS, del Valle Tudela EAG, Müller K, Lichtmannecker S, Kaniber M, Tejedor C, Finley J, Laussy F. Emitters of N-photon bundles. Nat Photon 2014; 8(7): 550-555. DOI: 10.1038/nphoton.2014.114.
  10. Bashkirov EK, Mastyugin MS. Entanglement of two superconducting qubits interacting with two-mode thermal field. Computer Optics 2013; 37(3): 278-285. DOI: 10.18287/0134-2452-2013-37-3-278-285.
  11. Bashkirov EK. Dynamics of entanglement of atoms with two-photon transitions induced by a thermal field. Computer Optics 2020; 44(2): 167-176. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-595.
  12. Campagne-Ibarcq P, Zalys-Geller E, Narla A, Shankar S, Reinhold P, Burkhart L, Axline C, Pfaff W, Frunzio L, Schoelkopf RJ, Devoret MH. Deterministic remote entanglement of superconducting circuits through microwave two-photon transitions. Phys Rev Lett 2018; 120: 200501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.200501.
  13. Smith WC, Borgognoni A, Villiers M, Roverc’h E, Palomo J, Delbecq MR, Kontos P. Campagne-Ibarcq TP, Doucot B, Leghtas Z. Spectral signature of high-order photon processes mediated by Cooper-pair pairing. arXiv Preprint. 2023. Source: <https://arxiv.org/abs/2312.15075>. DOI: 10.48550/arXiv.2312.15075.
  14. Adhikari P, Hafezi M, Taylor JM. Nonlinear optics quantum computing with circuit QED. Phys Rev Lett 2013; 110(6): 060503. 10.1103/PhysRevLett.110.060503.
  15. Villas-Boas1 CJ, Rossatto DZ. Multiphoton Jaynes-Cummings model: Arbitrary rotations in fock space and quantum filters. Phys Rev Lett 2019; 122: 123604. DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.123604.
  16. Bagrov AR, Bashkirov EK. Thermal entanglement in the three-qubit Tavis-Cummings model with Kerr nonlinearity. Computer Optics 2025; 49(1): 53-59. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1544.
  17. Dür W, Vidal G, Cirac JI. Three qubits can be entangled in two inequivalent ways. Phys Rev A 2000; 62(6): 062314. DOI: 10.1103/PhysRevA.62.062314.
  18. Biryukov AA, Shleenkov MA. Mathematical modeling of processes in quantum computer elements based on methods of quantum theory to improve their efficiency. Computer Optics 2024; 48(6): 889-893. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1489.
  19. Jozsa R. Fidelity for mixed quantum states. J Mod Opt 1994; 41(12): 2315-2323. DOI: 10.1080/09500349414552171.
  20. Xie S, Eberly JH. Triangle measure of tripartite entanglement. Phys Rev Lett 2021; 127: 040403. DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.040403.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20