Развит метод и с его помощью впервые предложены протоколы для реализации двухкубитных квантовых логических операций контролируемое -не (CNOT) и обмена (SWAP) при использовании в качестве кубитов парамагнитных центров с суммарным спином неспаренных электронов 1/2 и использовании импульсных методов электронного парамагнитного резонанса для управления кубитами и контроля их состояния.

Лаборатория квантовой динамики КФТИ КАзНЦ РАН.
Зав. лабораторией: д.ф.-м.н., проф. Салихов К.М.
Исполнитель: Волков М.Ю.  

Каждой логической квантовой операции соответствует определённое преобразование состояния кубитов, участвующих в реализации этой операции. В качестве кубитов могут выступать разные физические объекты. В зависимости от кубитов их эволюция для квантовых вычислений описывается разными гамильтонианами. Поэтому для каждого нового претендента на роль элементной базы квантовых вычислений нужно найти протокол реализации квантовых логических операций. В данной работе предложены последовательности микроволновых импульсов (протоколы) для реализации двухспиновых (двухкубитных) логических операций CNOT и SWAP в ситуации, когда в роли кубитов выступают спины неспаренных электронов парамагнитных частиц. Составными частями этих протоколов протоколов являются три типа преобразований: свободная эволюция спинов под действием спин-гамильтониана системы в отсутствие микроволнового поля, неселективное вращение обоих спинов и селективное вращение каждого из спинов импульсами микроволнового поля.

Рис. 1. Импульсная последовательность, реализующая логическую операцию CNOT в системах электронных спинов.

П. 6. Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости.

Публикации:

1. Volkov M., Salikhov K.M.: Pulse protocols for quantum computing with electron spin as qubits. Appl. Magn. Reson. 41, no. 2-4, 145-154 (2011)