Repositorio da Producao Cientifica e Intelectual da Unicamp: Emaranhamento entre íons aprisionados em uma rede de cavidades acopladas sob influência de dissipações
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Title: Emaranhamento entre íons aprisionados em uma rede de cavidades acopladas sob influência de dissipações
Title Alternative: Entanglement between trapped ions in a cavity network under influence of dissipations
Author: Santana, Alessandro Silva, 1993-
Abstract: Resumo: Distribuição de emaranhamento é o principal requerimento para a realização de processamento de informação quântica distribuído. Recentemente, protocolos para transferência de estados quânticos (QST) entre diferentes pontos de uma rede quântica foram propostos. No entanto, alcançar QST com alta fidelidade ainda é um desafio devido a processos dissipativos no canal quântico e do aumento de ruídos do ambiente proveniente da tentativa de escalar esse sistema. Nessa dissertação, é proposto um protocolo escalável para distribuição de emaranhamento em uma rede de íons aprisionados acoplados a campos de cavidades. Nessa arquitetura, ambos graus de liberdade interno e externo de um único íon estão acoplados a um único modo do campo coletivo da rede. Esse acoplamento permite a transferência QST de dois qubits usando apenas um único íon. Para isso, é demonstrado que para duas ou uma condição de acoplamento forte é possível obter um hamiltoniano envolvendo um ou dois modos coletivos, respectivamente. Nós verificamos a influência do acoplamento efetivo interno e parâmetros dissipativos externos na transferência a temperatura zero e acima de zero. A transferência de emaranhamento é otimizada quanto todos os parâmetros internos forem iguais. Utilizando parâmetros experimentais nós demonstramos que ser possível alcançar alta fidelidade de transferência em nossas simulações. Finalmente, é feita também uma análise comparativa entre dois acoplamentos diferentes. É demonstrado que o acoplamento via fibra óptica pode se alcançar uma fidelidade mais alta. Concluindo que redes com fibras ópticas são mais robustas a perdas de informação em comparação a redes com cavidades acopladas diretamente
Abstract: Entanglement distribution is the main requirement for distributed quantum information processing. Recently, several quantum state transfer (QST) protocols between distant nodes of a quantum network have been proposed. However, achieving high fidelity QST is still a challenge due to the losses process in the quantum channel and noisy environment from scaling the system. In this paper, we propose a scalable protocol for entanglement distribution in a network of trapped ions coupled to cavity fields. In this architecture, both internal and external degrees of freedom of a single trapped ion is coupled to a single normal mode of the network. This coupling allows a two qubits QST using only a single trapped ion. To achieve this, we show that under two or one strong coupling conditions it is possible to obtain a single or two collective field modes Hamiltonian, respectively. We verified the influence of internal coupling and external dissipation parameters on the transfer at zero temperature and higher. The entanglement distribution is optimized when all internal parameters are equals. High fidelity QST of entanglement is achieved using experimental parameters in our simulation. Finally, we made a comparative analysis between two different couplings and observed that the presence of a non-resonant collective field mode causes a difference in the temporal evolution for the two coupling types. We show that the fiber coupling achieves a higher fidelity of transfer. Therefore, suggesting that fiber networks are more robust to information loss in comparison to a network of directly coupled cavities
Citation: SANTANA, Alessandro Silva. Emaranhamento entre íons aprisionados em uma rede de cavidades acopladas sob influência de dissipações . 2019. 1 recurso online (145 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP.