Entanglement control via reservoir engineering in ultracold gases
通过超冷气体储层工程进行纠缠控制
基本信息
- 批准号:EP/J016349/1
- 负责人:
- 金额:$ 12.72万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:英国
- 起止时间:2012 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The spectacular progress in the ability to coherently control quantum systems at the level of single atoms holds the promise of a new technological revolution based on the exploitation of quantum correlations. While some quantum technologies, such as quantum cryptography, have already reached the market, others are still at the level of prototypes. This is the case of quantum computers and quantum simulators, which promise to solve computational tasks impossible to solve with classical computers like those currently used. We live in an information age, our society is completely shaped by computers and the internet, and relies on faster and faster information processing. The advent of the new quantum information era will undoubtably make a paradigm shift in all current technologies and, hence, in all aspects of our society and culture. Most quantum technologies rely on the use of entanglement. However, this peculiar quantum correlation shared by composite quantum systems is very sensitive to noise induced by the environment surrounding the systems. The effect of the environment is to induce a loss of information about the quantum system, therefore destroying entanglement. Hence, for quantum technologies to reach the market, it is crucial to study the harmful effects of the environment on quantum devices and to find ways to protect them from noise.The present project focuses on a technique to control the dynamics of a quantum device by manipulating its environment. More in detail, we consider a quantum register made of atoms trapped in an array of double-well potentials (superlattice). A quantum register is one of the main components of a quantum computer, therefore the atoms in the register need to preserve entanglement for long time. In the model we study the register is immersed in an ultracold gas. Collisions between the atoms of the register and the atoms of the ultracold gas cause loss of entanglement and limit the functionality of the quantum device. The main goal of our research is to study how, changing the properties of the ultracold gas, we can prolong the entanglement in the register. Previous studies on this system suggest that, by increasing the interaction between the atoms of the ultracold gas, the quantum information stored in the register and lost due to environmental noise can be partially regained due to strong correlations established between the system and the environment.Our aim is to find the optimal conditions to prolong the life of the quantum register by modifying the interaction strength of the atoms of the environment. Finding these conditions will constitute a tremendous advancement in the realization of real-scale quantum technologies. Systems like the one we consider, indeed, have been proven to be ideal quantum simulators of strongly correlated condensed matter systems, and quantum simulators in turn might be the answer to understanding longstanding open questions such as the behaviour of high-temperature superconductivity.
在单原子水平上相干控制量子系统的能力取得了惊人的进展,这预示着一场基于量子相关性开发的新技术革命。虽然一些量子技术,如量子密码学,已经进入市场,但其他技术仍处于原型水平。这就是量子计算机和量子模拟器的情况,它们承诺解决像目前使用的经典计算机无法解决的计算任务。我们生活在一个信息时代,我们的社会完全由计算机和互联网塑造,并依赖于越来越快的信息处理。新量子信息时代的到来无疑将使所有现有技术发生范式转变,从而影响我们社会和文化的各个方面。大多数量子技术依赖于纠缠的使用。然而,这种特殊的量子关联共享的复合量子系统是非常敏感的噪声所诱导的系统周围的环境。环境的影响是导致量子系统的信息丢失,从而破坏纠缠。因此,研究环境对量子设备的有害影响,以及如何保护量子设备免受噪声的影响,对于量子技术走向市场至关重要。本课题的研究重点是通过控制环境来控制量子设备的动态。更详细地说,我们考虑一个量子寄存器的双阱势(超晶格)阵列中捕获的原子。量子寄存器是量子计算机的主要组成部分之一,因此寄存器中的原子需要长时间保持纠缠。在该模型中,我们研究的寄存器是沉浸在超冷气体。寄存器的原子与超冷气体的原子之间的碰撞导致纠缠的损失并限制量子设备的功能。我们研究的主要目标是研究如何通过改变超冷气体的性质来延长寄存器中的纠缠。以前对这个系统的研究表明,通过增加超冷气体原子之间的相互作用,由于系统与环境之间建立了强关联,存储在寄存器中并由于环境噪声而丢失的量子信息可以部分恢复,我们的目标是通过改变系统中原子的相互作用强度来寻找延长量子寄存器寿命的最佳条件。环境找到这些条件将是实现真实规模量子技术的巨大进步。事实上,像我们所考虑的系统已经被证明是强相关凝聚态系统的理想量子模拟器,而量子模拟器反过来可能是理解长期未决问题的答案,例如高温超导性的行为。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DYNAMICS OF QUANTUM CORRELATIONS IN TWO-QUBIT SYSTEMS WITHIN NON-MARKOVIAN ENVIRONMENTS
- DOI:10.1142/s0217979213450537
- 发表时间:2013-01-30
- 期刊:
- 影响因子:1.7
- 作者:Lo Franco, Rosario;Bellomo, Bruno;Compagno, Giuseppe
- 通讯作者:Compagno, Giuseppe
Entanglement control via reservoir engineering in ultracold atomic gases
- DOI:10.1209/0295-5075/101/60005
- 发表时间:2012-06
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:S. McEndoo;P. Haikka;G. De Chiara;G. Palma;S. Maniscalco
- 通讯作者:S. McEndoo;P. Haikka;G. De Chiara;G. Palma;S. Maniscalco
Non-Markovian Quantum Probes
- DOI:10.1142/s1230161214400058
- 发表时间:2014-06-01
- 期刊:
- 影响因子:0.8
- 作者:Haikka, P.;Maniscalco, S.
- 通讯作者:Maniscalco, S.
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