Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Farhad Shahbazi
مجتبی اعلائی (استاد مشاور) فرهاد شهبازی دستجرده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sima Pouyandeh
سیما پوینده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390
Quantum state transfer in spin chains has been always a difficult and important task in quantum information theory in which a known or unknown quantum state is transferred from one side of the chain to the other side . The motivation for using spin chain as information carrier in quantum communication is that using it minimizes the need to control over the system . In other word , in spin chains with fixed interactions between spins , there is no need for a communication bridge between different physical systems to save and carry information unlike in other systems such as spin-photon systems . The most studied mode of transmission so far is to attach a qubit encoding the quantum information in one side of the spin chain and then leave the system to evolve freely . In this case the encoded information at one side is transferred throughout the chain and quantum state of the other side will be similar to the encoded state . In this work , we will introduce a mechanism for quantum state transmission in spin chains by using a measurement operator followed by the operation of an unitary gate to encode the information in quantum system . In this method the inherent entanglement of many-body system is used to induce dynamics through a single qubit measurement . After encoding the information the system is left to evolve freely and after a specific time specified by the length of the chain and the strength of its interactions , the information is transferred . The quality of the transmission is determined by a quantity called fidelity . In measurement scheme , the uniform Hamiltonian of the system does need need any engineering and controlling over the interaction . Also , our calculations show that using this method gives a higher fidelity for a $s=1/2$ uniform Heisenberg Hamiltonian in comparison with the attaching scenario . Furthermore , in a $s=1/2$ spin chain under the $XXZ$ Hamiltonian , measurement induced traort gives a better quality of transmission in the interaction phase . The proposed protocol has been iired by recent achievements in optical lattice experiments and cold atoms for local addressability of atoms with the resolution of single sites .
انتقال و ارسال حالت های کوانتومی در زنجیره های اسپینی همواره یکی از موضوعات مهم و دشوار در حیطه نظریه اطلاعات کوانتومی بوده است که در آن یک حالت کوانتومی مشخص و یا دلخواه از یک سر زنجیره اسپینی به سر دیگر منتقل می گردد. انگیزه استفاده از زنجیره هایی اسپینی به عنوان حامل های اطلاعاتی در مخابرات کوانتومی این است که استفاده از آنها نیاز به کنترل روی سیستم را به حداقل می رساند. به عبارت دیگر در زنجیره های اسپینی با برهمکنش های دائمی بین اسپین ها نیاز به تجهیزات واسطه بین سیستم های فیزیکی مختلف نظیر سیستم اسپین - فوتون برای ذخیره و حمل اطلاعات نمی باشد. بیشتر بررسی های انجام شده در این زمینه تاکنون بر اساس الحاق یک ذره اسپینی حامل اطلاعات کوانتومی به یک سر زنجیره و سپس رها کردن سیستم جهت تحول زمانی بوده است. در این حالت اطلاعات کدنگاری شده در ابتدای زنجیره در طول آن منتقل شده و حالت ایجاد شده در انتهای زنجیره شبیه حالت ارسالی می شود. در این کار تحقیقی ما روش جدیدی را برای انتقال حالت های کوانتومی در زنجیره های اسپینی ارائه می دهیم و آن استفاده از عملگرهای اندازه گیری و به دنبال آن عملگرهای یکانی چرخشی برای کدنگاری اطلاعات در سیستم کوانتومی می باشد. در این روش از طبیعت درهم تنیده حالت پایه سیستم برای القاء دینامیک از طریق اندازه گیری یک جایگاه تکی از زنجیره اسپینی استفاده می شود. پس از کدنگاری اطلاعات، سیستم رها می شود تا تحول یابد و پس از یک مدت زمان معین که توسط طول زنجیره و قدرت برهمکنش بین اسپین های آن مشخص می شود، اطلاعات از جایگاه فرستنده به جایگاه گیرنده منتقل می شود. کیفیت این انتقال توسط کمیتی به نام هماندهی اندازه گیری می گردد. مزیت روش پیشنهادی به روش های پیوستی از آن جا معلوم می شود که در این روش نیازی به کنترل روی برهمکنش های زنجیره اسپینی و بخصوص اسپین اول با سایر اسپین ها نمی باشد و این خود زمینه انجام کارهای تجربی فراوان بر روی آن را فراهم می کند. همچنین محاسبات ما نشان می دهد که این روش برای زنجیره اسپینی s=1/2 تحت هامیلتونی هایزنبرگ با ضرایب جفت شدگی یکنواخت همواره هماندهی بیشتری را در مقایسه با روش پیوستی به دست می دهد. علاوه بر این، کیفیت انتقال اطلاعات در روش اندازه گیری برای زنجیره های اسپینی s=1/2 تحت هامیلتونی XXZ برای ناحیه برهمکنشی XY مزیت نسبی به روش پیوستی دارد. در عین حالی که برای ناحیه غیر برهمکنشی هر دو این روش ها نتایج یکسانی را به دست می دهند. با توجه به پیشرفت های تجربی اخیری که در اتم های فوق سرد در زمینه آدرس دهی محلی اتم ها با دقت بالا صورت گرفته، امکان اندازه گیری و اعمال عملگرهای یکانی چرخاننده روی جایگاه های تکی در زنجیره های اسپینی به طریق تجربی فراهم شده است. بنابراین امکان تحقق تجربی روش ارائه شده در این کار پژوهشی در آینده نزدیک وجود خواهد داشت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی