Регистрация / Вход
Прислать материал

Проведение научных исследований молодыми учеными. Новые физические принципы управления и обработки квантовой информации и перспективы их использования в информационно-телекоммуникационных системах.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.442.11.7500
Организация
ВлГУ
Продолжительность работ
2006, 7 мес.
Бюджетные средства
0,4 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
06.03.2006 - 31.05.2006
1. Предложен новый подход к реализации квантовых вычислений на основе взаимодействия однофотонных состояний света в четырехмодовых туннельно-связанных системах с распределенной обратной связью.
2. Получена система уравнений для амплитуд вероятности базисных состояний кубитов с учетом процессов линейного взаимодействия, самовоздействия и кросс-взаимодействия фотонов.
3. На основе аналитических решений указанной выше системы уравнений найдены условия реализации квантовых логических операций отрицания, исключающего ИЛИ и свэппинга в допированных кристаллах. Эти условия определяются конкретными значениями и соотношениями для коэффициентов взаимодействия фотонов, которые, в свою очередь, определяются посредством соответствующих настроек поля накачки.
4. Для целей физической реализации предложенных решений на основе развитых полуклассической и квантовой моделей нелинейных атомно-оптических взаимодействий в многоуровневых связанных атомных системах произведен теоретический расчет материальных параметров и многопараметрических дисперсионных соотношений для допированных кристаллов и допированных оптических волокон в условиях сложного резонансного взаимодействия с внешними оптическими полями.
5. В рамках развитой и усовершенствованной теории оптически-управляемых сред на основе эффектов электромагнитной индуцированной прозрачности и когерентного пленения атомов в допированных кристаллах предложены методы эффективного оптического управления нелинейным откликом рассматриваемых оптических систем на основе изучения специфических режимов распространения светового излучения со сверхмалым поглощением и гигантскими значениями нелинейных добавок к показателю преломления в таких системах.
6. На основе указанных выше результатов развит новый подход к реализации динамически перенастраиваемых квантовых логических элементов с оптическим управлением, способных функционировать в качестве сразу нескольких логических элементов на базе одного физического устройства (кристалла).
Полученные результаты представляют практический интерес в плане разработки новых устройств для выполнения оптических квантовых вычислений, включая обработку, передачу и хранение информации с использованием поляризационных состояний света
Развернуть
2
01.06.2006 - 02.10.2006
Объектом исследования являются новые устройства обработки и передачи информации – квантовые логические элементы, ячейки квантовой памяти, квантовые информационные каналы и системы генерации неклассических состояний световых полей – на основе оптически-управляемых квантовых систем.
Цель работы — изучение функциональных и физических аспектов оптической реализации квантовой обработки, хранения и передачи информации с использованием допированных кристаллов и фотоннокристаллических оптических волокон. Кроме того, работа ориентирована на развитие новых методов формирования и управления неклассическими состояниями световых полей и атомных систем, в том числе – для генерации сжатых поляритонных состояний и сжатого света с пониженным уровнем квантовых флуктуаций.
В процессе работы проводилось моделирование работы различных типов квантовых логических элементов и разрабатывалась теория оптически управляемых сред, пригодных для физической реализации логических операций над квантовыми состояниями оптических полей. Также были рассмотрены вопросы получения неклассических (сжатых) состояний световых полей при использовании эффекта ЭИП в допированных кристаллах. Для этого был использован формализм полиномиальных алгебр возбуждений (ПАВ) и проведена диагонализация атомно-оптического гамильтониана путем его разложения по малому параметру и с точностью до второго порядка включительно. С использованием точечной модели атомно-оптического взаимодействия и теории Джейнса-Каммингса исследованы особенности квантовой динамики пробного когерентного светового поля в атомной среде в режиме нелинейной ЭИП со сверхмалой абсорбцией и гигантскими значениями группового показателя преломления.
В результате исследования впервые было показано, что при нелинейных взаимодействиях однофотонных квантовых импульсов в пространственно-периодических оптических системах с атомно-оптической дисперсионной связью возможна реализация как отдельных элементарных квантовых логических операций, так и их комбинаций в рамках квантовых алгоритмов. Это позволило развить новый подход к реализации квантовых логических элементов с оптическим управлением, способных функционировать в качестве сразу нескольких логических элементов на базе одного физического устройства (кристалла). Также в работе было показано, что определенная настройка -схемы атомно-оптического взаимодействия ведет к генерации неклассического света с субпуассоновской статистикой в моде пробного поля на предельно коротких временных и пространственных масштабах в допированных кристаллах. Наличие сильной резонансной нелинейности при этом позволяет эффективно управлять характерными временными масштабами генерации сжатого света, а одновременная настройка схемы к условиям компенсации оптических потерь– генерировать квадратурно-сжатый свет в режиме усиления пробного импульса в атомной среде.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.9 Проведение молодыми учеными научных исследований по приоритетным направлениям науки, высоких технологий и образования
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Организация
ВлГУ
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 14 мес.
Бюджетные средства
2,73 млн
Организация
ИФТТ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2010, 13 мес.
Бюджетные средства
3,6 млн
Организация
ИФТТ РАН
профинансировано
Тема
Разработка логических элементов и элементов памяти для квантовых вычислений, систем хранения и обработки квантовой информации.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 17 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
2
Тема
Исследование перспективных конструкций и технологических принципов формирования оптоэлектронных и квантовых структур и приборов нового поколения (кремниевый ИК-фотоприемник с обработкой сигнала в ячейках матрицы).
Продолжительность работ
2014 - 2015, 20 мес.
Бюджетные средства
19,06 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов создания оптических наноматериалов с квантовыми точками и способов обработки информации на их основе с участием научных организаций Армении.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка физических принципов управления размерами наноструктуры при выращивании покрытий многомикронной толщины из ускоренных плазменных потоков в вакууме.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка алгоритмов по обработке квантового ключа
Продолжительность работ
2015 - 2016, 14 мес.
Бюджетные средства
25 млн
Количество заявок
2