Анализ применения квантового эффекта Зенона для обеспечения устойчивости кубитов
УДК 530.145
Аннотация
Квантовый эффект Зенона заключается в подавлении эволюции квантовой системы вследствие частых последовательных измерений, что приводит к ингибированию переходов между квантовыми состояниями. В рамках рассматриваемой работы кубит может находиться в возбужденном состоянии |1) либо в невозбужденном состоянии |0). Цель работы состоит в исследовании применения квантового эффекта Зенона для устойчивого возбужденного состояния кубита и предотвращения его самопроизвольного перехода в состояние |0). В качестве физической реализации кубита рассматривается атом As, а регистрация квантового состояния предполагается с использованием методов сканирующей зондовой микроскопии. В работе продемонстрировано условие, необходимое для возникновения квантового эффекта Зенона в исследуемой системе. Результаты расчетов показывают, что диаметр орбитальной зоны атома As в возбужденном состоянии превышает диаметр атома в невозбужденном состоянии в 1,5 раза. Данное соотношение выступает в качестве экспериментального критерия идентификации состояния кубита.
Скачивания
Литература
Sokolovski D., Pons M., Kamalov T. Anomalous Zeno Effect for Sharply Localised Atomic States // Physical Review A. 2012. Vol. 86. No 2. P 1-4. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.86.022110
Халфин Л.А. Феноменологическая теория К-мезонов и неэкспоненциальность закона распада // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1968. Т. 8. № 2. С. 106-109.
Misra B., Sudarshan E.G.G. The Zeno’s Paradox in Quantum Theory // Journal of Mathematical Physics. 1977. Vol. 18. No 4. P 756-763. https://doi.org/10.1063/1.523304
Cook R.J. What are Quantum Jumps? // Physica Scripta. 1988. No 21. P 49-51. https://doi.org/10.1088/0031-8949/1988/T21/009
Itano W.M., Heinzen D.J., Bollinger J.J., et al. Quantum Zeno Effect // Physical Review A. 1990. Vol. 41. No 5. P 22952300. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.41.2295
Ahmadiniaz N., Geller M., Konig J., et al. Quantum Zeno Manipulation of Quantum Dots // Physical Review Research. 2022. Vol. 4. No 3. P. 032045. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.L032045
Slichter D.H., Muller C., Vijay R., et al. Quantum Zeno Effect in the Strong Measurement Regime of Circuit Quantum Electrodynamics // New Journal of Physics. 2016. Vol. 18. No 5. P. 053031. https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/5/053031
Burgarth D., Facchi P., Nakazato H., et al. Quantum Zeno Dynamics from General Quantum Operations // Quantum. 2020. Vol. 4. No 3. P. 032045. https://doi.org/10.22331/q-2020-07-06-289
Juha T.M., Juan P.D., Arne L., et al. Storing Quantum Information for 30 Seconds in a Nanoelectronic Device // Nature Nanotechnology. 2014. Vol. 9. No 12. P 986-991. https:// doi.org/10.1038/nnano.2014.211
Morello A., Pla J.J., Zwanenburg FA., et al. Single-Shot Readout of an Electron Spin in Silicon // Nature. 2010. Vol. 467. No 7316. P 687-691. https://doi.org/10.1038/nature09392
Claes J., Partoens B., Lamoen D., et al. An Accurate DFT-1/2 Approach for Shallow Defect States: Efficient Calculation of Donor Binding Energies in Silicon // Nature Publishing Group Computational Materials. 2026. Vol. 12. No 1. P. 1-10. https://doi.org/10.1038/s41524-026-02003-2
Swift M.W., Peelaers H., Mu S., et al. FirstPrinciples Calculations of Hyperfine Interaction, Binding Energy, and Quadrupole Coupling for Shallow Donors in Silicon // Nature Publishing Group Computational Materials. 2020. Vol. 6. No 1. P. 181. https://doi.org/10.1038/s41524-020-00448-7
Muhonen J.T., Dehollain J.P, Laucht A., et al. Coherent Control Via Weak Measurements 31P in Single-Atom Electron and Nuclear Spin Qubits // Physical Review B. 2018. Vol. 98. No 15. P 155201. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.155201
Loth S., Etzkorn M., Lutz C.P, et al. Measurement of Fast Electron Spin Relaxation Times with Atomic Resolution // Science. 2010. Vol. 329. No 5999. P 1628-1630. https://doi.org/10.1126/science.1191688
Lubbe J., Troger L., Torbrugge S., et al. Achieving High Effective Q-Factors in UltraHigh Vacuum Dynamic Force Microscopy // Measurement Science and Technology. 2010. Vol. 21. No 12. P. 125501. https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/12/125501
Giessibl F.J. Advances in Atomic Force Microscopy // Reviews of Modern Physics. 2003. Vol. 75. No 3. P. 949-983. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.75.949
Cocker T.L., Peller D., Yu P, et al. Tracking the Ultrafast Motion of a Single Molecule by Femtosecond Orbital Imaging // Nature. 2016. Vol. 539. No 7628. P 263-267. https://doi.org/10.1038/nature19816
Facchi P., Pascazio S. Quantum Zeno Dynamics: Mathematical and Physical Aspects // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 2008. Vol. 41. No 49. P. 493001. https://doi.org/10.1088/1751-8113/41/49/493001
Raimond J.M., Brune M., Haroche S. Manipulating Quantum Entanglement with Atoms and Photons in a Cavity // Reviews of Modern Physics. 2001. Vol. 73. No 3. P. 565-582. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.73.565
Breuer H.P, Petruccione F. The Theory of Open Quantum Systems. New York: Oxford University Press. 2002. 625 p.
Weber S.J., Chantasri A., Dressel J., et al. Mapping the Optimal Route Between Two Quantum States // Nature. 2014. Vol. 511. No 7511. P 570-573. https://doi.org/10.1038/nature13559
Copyright (c) 2026 Андрей Александрович Борисов, Антон Александрович Борисов, Тимур Фянович Камалов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
