- КВАНТОВАЯ ОПТИКА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХКУБИТОВ

Презентация "КВАНТОВАЯ ОПТИКА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХКУБИТОВ" по физике – проект, доклад

Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Слайд 12
Слайд 13
Слайд 14
Слайд 15
Слайд 16
Слайд 17
Слайд 18
Слайд 19
Слайд 20
Слайд 21
Слайд 22
Слайд 23
Слайд 24
Слайд 25
Слайд 26
Слайд 27
Слайд 28

Презентацию на тему "КВАНТОВАЯ ОПТИКА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХКУБИТОВ" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 28 слайд(ов).

Слайды презентации

КВАНТОВАЯ ОПТИКА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ КУБИТОВ. А.Н.Омельянчук Физико-технический Институт низких температур им.Б.И.Веркина НАН Украины г.Харьков
Слайд 1

КВАНТОВАЯ ОПТИКА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ КУБИТОВ

А.Н.Омельянчук Физико-технический Институт низких температур им.Б.И.Веркина НАН Украины г.Харьков

Введение Квантовая механика. Мезоскопика. Сверхпроводимость. Эффект Джозефсона. Квантовые компьютеры. Джозефсоновские кубиты. Квантовая оптика. Атом в резонаторе. Искусственный атом в квантованном электромагнитном поле. Квантовое поведение Джозефсоновского кубита связанного с резонатором. Теория и э
Слайд 2

Введение Квантовая механика. Мезоскопика. Сверхпроводимость. Эффект Джозефсона. Квантовые компьютеры. Джозефсоновские кубиты. Квантовая оптика. Атом в резонаторе. Искусственный атом в квантованном электромагнитном поле. Квантовое поведение Джозефсоновского кубита связанного с резонатором. Теория и эксперимент.

Circuit Quantum Electrodynamics (CQE). Джозефсоновский КУБИТ , содержащий миллиарды атомов, может вести себя как один – искусственный атом. Свойства кубитов замечательны и позволяют изучать новые режимы квантовой оптики, не достижимые с обычными атомами. Квантовая оптика Квантовая электродинамика. С
Слайд 3

Circuit Quantum Electrodynamics (CQE)

Джозефсоновский КУБИТ , содержащий миллиарды атомов, может вести себя как один – искусственный атом. Свойства кубитов замечательны и позволяют изучать новые режимы квантовой оптики, не достижимые с обычными атомами.

Квантовая оптика Квантовая электродинамика

Сверхпроводящие цепи (circuits) c Джозефсоновскими контактами

КУБИТЫ

В настоящее время большой интерес привлекает проблема “квантовой оптики искусственных атомов” - поведения джозефсоновских кубитов в квантованном электромагнитном поле. Макроскопическая двухуровневая система помещается в высокодобротную СВЧ-резонансную линию (квантовый резонатор) и изучаются эффекты фотон-кубитного взаимодействия. Большой дипольный электрический или магнитный момент кубита, в отличие от микро атома, позволяет изучать эффекты сильной связи квантовой системы с квантованным электромагнитным полем.

Новые принципы, новые эффекты Высокий уровень технологий. Необходимы: Малые (субмикронные) размеры Низкие температуры (милликельвины). Принципиально новые приборы Квантовые компьютеры Сверхчувствительные детекторы. Мысленные эксперименты и парадоксы квантовой механики (ЭПР пары, «Шредингеровский кот
Слайд 5

Новые принципы, новые эффекты Высокий уровень технологий

Необходимы: Малые (субмикронные) размеры Низкие температуры (милликельвины)

Принципиально новые приборы Квантовые компьютеры Сверхчувствительные детекторы

Мысленные эксперименты и парадоксы квантовой механики (ЭПР пары, «Шредингеровский кот») уже экспериментально реализованы в мезоскопических джозефсоновских структурах.

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ. Сверхпроводник имеет нулевое электрическое сопротивление ниже некоторой критической температуры . Ток в сверхпроводящем кольце течет не затухая без потерь. Магнитное поле выталкивается из сверхпроводника (идеальный диамагнетизм). Эффект Джозефсона. Сверхпроводимость – макроскопиче
Слайд 6

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ

Сверхпроводник имеет нулевое электрическое сопротивление ниже некоторой критической температуры . Ток в сверхпроводящем кольце течет не затухая без потерь. Магнитное поле выталкивается из сверхпроводника (идеальный диамагнетизм).

Эффект Джозефсона

Сверхпроводимость – макроскопическое квантовое явление

КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР. КУБИТ = квантовый бит. Суперпозиция и интерференция квантовых состояний = параллелизм квантовых вычислений. Факторизация (разбиение на простые сомножители) 250-значного числа: Классический компьютер. 800000. Квантовый компьютер. секунды лет
Слайд 7

КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР

КУБИТ = квантовый бит

Суперпозиция и интерференция квантовых состояний = параллелизм квантовых вычислений

Факторизация (разбиение на простые сомножители) 250-значного числа:

Классический компьютер

800000

Квантовый компьютер

секунды лет

Любая квантово механическая когерентная система может быть использована для реализации идей квантовых вычислений. одиночные фотоны ядерные спины ионы в ловушках электроны в квантовых точках сверхпроводящие квантовые цепи. IBM 7-qubit квантовый молекулярный компьютер. L. M. K. Vandersypen, et al. Nat
Слайд 8

Любая квантово механическая когерентная система может быть использована для реализации идей квантовых вычислений. одиночные фотоны ядерные спины ионы в ловушках электроны в квантовых точках сверхпроводящие квантовые цепи

IBM 7-qubit квантовый молекулярный компьютер

L. M. K. Vandersypen, et al. Nature 414 , 883 (2001)

Преимущества твердотельных реализаций масштабируемость использование современной литографии

ДЖОЗЕФСОНОВСКИЕ КУБИТЫ

КУБИТЫ ОСНОВАННЫЕ НА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ КОНТАКТАХ. Джозефсоновский контакт является существенно нелинейным элементом.. Это используется для инженерии систем Гамильтониан которых эквивалентен двух уровневой квантовой системе, например спину ½ в магнитном поле. На нынешнем уровне микротехнологий возможна
Слайд 9

КУБИТЫ ОСНОВАННЫЕ НА ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ КОНТАКТАХ

Джозефсоновский контакт является существенно нелинейным элементом.. Это используется для инженерии систем Гамильтониан которых эквивалентен двух уровневой квантовой системе, например спину ½ в магнитном поле. На нынешнем уровне микротехнологий возможна инженерия Джозефсоновских структур с хорошо определенными свойствами  масштабируемость : потенциально высокая связь между кубитами (статическая, перестраиваемая, через резонатор) Джозефсоновские системы могут управляться электромагнитными сигналами  Манипуляция: Магнитное поле, напряжение,микроволновые импульсы Хорошие детекторы: Считывание состояния : SQUIDы, SET ”Большие системы”  Относительно короткие времена декогерентности (4 µs)  Минимальный уровень декогерентности среди твердотельных кубитов Охлаждение  малые энергии требуют охлаждения до

Электронная фотография зарядового кубита. Схема и фотография трехконтактного потокового кубита. Кубит помещен в двухконтактный SQUID измеряющий состояние кубита.
Слайд 10

Электронная фотография зарядового кубита

Схема и фотография трехконтактного потокового кубита. Кубит помещен в двухконтактный SQUID измеряющий состояние кубита.

E0. Джозефсоновский кубит – макроскопический “атом” к которому можно присоединить провода
Слайд 11

E0

Джозефсоновский кубит – макроскопический “атом” к которому можно присоединить провода

КВАНТОВАЯ ОПТИКА квантовая электродинамика Атомы + фотоны. Спонтанное излучение Лэмбовский сдвиг Резонансная флуоресценция Лазерная генерация Атом в квантовом резонаторе
Слайд 12

КВАНТОВАЯ ОПТИКА квантовая электродинамика Атомы + фотоны

Спонтанное излучение Лэмбовский сдвиг Резонансная флуоресценция Лазерная генерация Атом в квантовом резонаторе

Спонтанное излучение. Атом в возбужденном состоянии переходит в основное состояние. Необратимое спонтанное затухание в фотонный континуум: Теория Вайкопфа-Вигнера
Слайд 13

Спонтанное излучение

Атом в возбужденном состоянии переходит в основное состояние

Необратимое спонтанное затухание в фотонный континуум:

Теория Вайкопфа-Вигнера

Лэмбовский сдвиг. Вакуумные флуктуации: излучение и реабсорбция виртуальных фотонов Лэмбовский сдвиг снимает 2s - 2p вырождение. Согласно теории Дирака уровни 2S и 2P должны бы иметь одинаковые энергии. Однако излучательные поправки, возникающие благодаря взаимодействию между атомным электроном и ва
Слайд 14

Лэмбовский сдвиг

Вакуумные флуктуации: излучение и реабсорбция виртуальных фотонов Лэмбовский сдвиг снимает 2s - 2p вырождение

Согласно теории Дирака уровни 2S и 2P должны бы иметь одинаковые энергии. Однако излучательные поправки, возникающие благодаря взаимодействию между атомным электроном и вакуумом, приводят к увеличению энергии уровня 2S относительно уровня 2P на 1057 МГц.

Резонансная флуоресценция. Двухуровневый атом возбуждается непрерывным резонансным лазерным полем. Измеряются спектральные и квантовые статистические свойства флуоресцентного света, испущенного атомом. Лазерная генерация.  система: t13  0, t23  0, t120. Инверсная заселенность в атоме  типа
Слайд 15

Резонансная флуоресценция

Двухуровневый атом возбуждается непрерывным резонансным лазерным полем. Измеряются спектральные и квантовые статистические свойства флуоресцентного света, испущенного атомом

Лазерная генерация

 система: t13  0, t23  0, t120

Инверсная заселенность в атоме  типа

Атом в квантовом резонаторе. Захватим фотоны как дискретные моды полости. И поместим в резонатор атом. Jaynes-Cummings Гамильтониан. квантованное поле. 2-х уровневая система. атом-фотон взаимод. κ– затухание поля в полости - релаксация атомных состояний g - частота Раби осцилляций. сильная связь: g
Слайд 16

Атом в квантовом резонаторе

Захватим фотоны как дискретные моды полости

И поместим в резонатор атом

Jaynes-Cummings Гамильтониан

квантованное поле

2-х уровневая система

атом-фотон взаимод.

κ– затухание поля в полости - релаксация атомных состояний g - частота Раби осцилляций

сильная связь: g > k , 

Blais, Huang, Wallraff, SMG & RS, PRA 2004. Искусственный атом - КУБИТ в квантованном электромагнитном поле.
Слайд 17

Blais, Huang, Wallraff, SMG & RS, PRA 2004

Искусственный атом - КУБИТ в квантованном электромагнитном поле.

Wave scattering by an atom: elastic and inelastic. MW scattering by a macroscopic quantum scatterer (1010 Al atoms)
Слайд 18

Wave scattering by an atom: elastic and inelastic

MW scattering by a macroscopic quantum scatterer (1010 Al atoms)

Weak continuous monitoring of a flux qubit using coplanar waveguide resonator Phys. Rev. B 81, 172505 (2010) G.Oelsner,S.H.W.vanderPloeg,P.Macha,U.Hubner,D.Born, S. Anders, E. Il’ichev, H.-G. Meyer, M.Grajcar, S.Wunschand, M.Siegel, A.N.Omelyanchouk, O.Astafiev We study a flux qubit in a coplanar wa
Слайд 19

Weak continuous monitoring of a flux qubit using coplanar waveguide resonator Phys. Rev. B 81, 172505 (2010) G.Oelsner,S.H.W.vanderPloeg,P.Macha,U.Hubner,D.Born, S. Anders, E. Il’ichev, H.-G. Meyer, M.Grajcar, S.Wunschand, M.Siegel, A.N.Omelyanchouk, O.Astafiev We study a flux qubit in a coplanar waveguider esonator by measuring transmission through the system. In our system with the flux qubit decoupled galvanically from the resonator, the intermediate coupling regime Is achieved. In this regime dispersive readout is possible with weak backaction on the qubit.The detailed Theoretical analysis and simulations give a good agreement with the experimental data and allow to make the qubit characterization.

Quantum behaviour of the flux qubit coupled to resonator Fiz.Nizk.Temp, 10, (2010) A.N.Omelyanchouk, S.N.Shevchenko, Ya.S.Greenberg, O.Astafiev,and E.Il’ichev The detailed theory for the system of a superconductingqubit coupled to the transmission line resonator is presented. We describe the system by solving analytically and numerically the master equation for the density matrix, which includes dissipative Lindblad term. We calculate the transmission coefficient,which provides The way to probe the dressed states of the qubit.Thetheoretical resultsare related to the experiment with the Intermediate coupling between the qubi tand the resonator, when the coupling energy is of thesameorder as the qubit relaxation rate.

квантовое поведение джозефсоновского кубита связанного с резонатором теория и эксперимент.
Слайд 20

квантовое поведение джозефсоновского кубита связанного с резонатором теория и эксперимент.

Уровни энергии как функция энергетического смещения ε.
Слайд 21

Уровни энергии как функция энергетического смещения ε.

Для нахождения аналитического решения ограничим фотонное пространство до N=2. предполагая, что среднее число фотонов в резонаторе рождаемое управляющим полем амплитуды. много меньше единицы. Это предположение отвечает условиям эксперимента
Слайд 23

Для нахождения аналитического решения ограничим фотонное пространство до N=2

предполагая, что среднее число фотонов в резонаторе рождаемое управляющим полем амплитуды

много меньше единицы. Это предположение отвечает условиям эксперимента

Зависимость амплитуды прохождения от расстройки по частоте при различных скоростях затухания . При малых скоростях затухания спектр прохождения демонстрирует Раби-расщепленные пики (красная кривая) в соответствии со структурой одетых состояний. Диссипация приводит к размытию резонансных пиков (синяя
Слайд 24

Зависимость амплитуды прохождения от расстройки по частоте при различных скоростях затухания . При малых скоростях затухания спектр прохождения демонстрирует Раби-расщепленные пики (красная кривая) в соответствии со структурой одетых состояний. Диссипация приводит к размытию резонансных пиков (синяя и зеленая кривые).

a b
Слайд 27

a b

квантовый компьютер. благодарю за внимание
Слайд 28

квантовый компьютер

благодарю за внимание

Список похожих презентаций

Оптика и атомная физика

Оптика и атомная физика

В основу настоящего конспекта лекций положен курс лекций по оптике, разработанный профессором кафедры оптики Н.К. Сидоровым и заведующим кафедры оптики ...
Геометрическая оптика

Геометрическая оптика

Цель: повторение основных понятий, законов и формул ОПТИКИ в соответствии с кодификатором ЕГЭ. Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2010: Отражение ...
Волоконна оптика

Волоконна оптика

Що таке волоконна оптика? Волоконна оптика ― це область оптики, яка виникла у 50-их рр. XX ст. і займається вивченням властивостей і застосуванням ...
Квантовая физика

Квантовая физика

П Л А Н 1. СТО А. Эйнштейна. 2. Тепловое излучение. 3. Фотоэффект. 4. Люминесценция. 5. Химическое действие света. 6. Световое давление. 7. Физический ...
Волновая оптика в задачах повышенного уровня

Волновая оптика в задачах повышенного уровня

Примерная программа среднего (полного) общего образования (базовый уровень). Электродинамика (35/5): волновые свойства света. Демонстрации: Интерференция ...
Строение атома Квантовая физика

Строение атома Квантовая физика

строение атома 11 квантовая физика ФИЗИКА КЛАСС. Данный урок проводится по типу телевизионной передачи…. Квантовая физика. Строения атома. ВЫХОД. ...
Квантовая физика

Квантовая физика

Узнать основные свойства элементарных частиц. Рассмотреть изотопы водорода. Рассмотреть законы микромира. Рассмотреть с механизм ядерных реакций на ...
Геометрическая оптика

Геометрическая оптика

1.Основные положения геометрической оптики. Геометрическая оптика – это раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах ...
Волновая оптика

Волновая оптика

Цель: повторение основных понятий, законов и формул ОПТИКИ в соответствии с кодификатором ЕГЭ. Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2010: Волновые ...
Волновая оптика

Волновая оптика

В СЛОВЕ «СВЕТ» ЗАКЛЮЧЕНА ВСЯ ФИЗИКА С. И. ВАВИЛОВ. Объект исследования: Свет Предмет исследования: Волновые свойства света. Гипотеза: СВЕТ Волна Поток ...
Рздел физики: геометрическая оптика

Рздел физики: геометрическая оптика

Оптика представляет собой раздел физики, в котором изучаются явления и закономерности, связанные с возникновением, распространением и взаимодействием ...
Невесомость физика

Невесомость физика

ЦЕЛЬ: Дать понятие невесомости в комплексном виде. ЗАДАЧИ: Разобраться в механизме возникновения этого явления; Описать этот механизм математически ...
Мы и физика

Мы и физика

Три закона КВНодинамики. 1 закон: Физика+Юмор=сопst. Чем больше физики, тем меньше юмора, и наоборот. 2 закон: в замкнутой системе зала, когда игрок ...
«Оптические приборы» физика

«Оптические приборы» физика

Содержание. 1.Телескоп 2.Строение телескопа 3.Разновидности телескопов 4.Рефлекторы 5.Использование телескопов 6.Микроскоп 7.Создание микроскопа 8.Использование ...
Молекулярная физика

Молекулярная физика

Основные положения МКТ. Все вещества состоят из молекул, которые разделены промежутками. Молекулы беспорядочно движутся. Между молекулами есть силы ...
Атомная физика

Атомная физика

Атомная физика. Атомная физика на стыке XIX и ХХ вв. в науке свершились открытия, заставившие заколебаться сложившуюся картину мира. Представлениям, ...
Сила трения физика

Сила трения физика

Определение. Сила трения - это сила, возникающая в плоскости касания тел при их относительном перемещении. Направление. Сила трения направлена противоположно ...
Поверхностное натяжение физика

Поверхностное натяжение физика

Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него. Вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики. Лорд Кельвин. ...
Радиационная физика

Радиационная физика

Часть 2: Радиационная Физика. ЦЕЛЬ. Знакомство с основами радиационной физики, дозиметрическими величинами и единицами, необходимых для выполнения ...
Виды излучений физика

Виды излучений физика

Открытие радиоактивности. РАДИОАКТИВНОСТЬ – превращение атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц и электромагнитного ...

Советы как сделать хороший доклад презентации или проекта

  1. Постарайтесь вовлечь аудиторию в рассказ, настройте взаимодействие с аудиторией с помощью наводящих вопросов, игровой части, не бойтесь пошутить и искренне улыбнуться (где это уместно).
  2. Старайтесь объяснять слайд своими словами, добавлять дополнительные интересные факты, не нужно просто читать информацию со слайдов, ее аудитория может прочитать и сама.
  3. Не нужно перегружать слайды Вашего проекта текстовыми блоками, больше иллюстраций и минимум текста позволят лучше донести информацию и привлечь внимание. На слайде должна быть только ключевая информация, остальное лучше рассказать слушателям устно.
  4. Текст должен быть хорошо читаемым, иначе аудитория не сможет увидеть подаваемую информацию, будет сильно отвлекаться от рассказа, пытаясь хоть что-то разобрать, или вовсе утратит весь интерес. Для этого нужно правильно подобрать шрифт, учитывая, где и как будет происходить трансляция презентации, а также правильно подобрать сочетание фона и текста.
  5. Важно провести репетицию Вашего доклада, продумать, как Вы поздороваетесь с аудиторией, что скажете первым, как закончите презентацию. Все приходит с опытом.
  6. Правильно подберите наряд, т.к. одежда докладчика также играет большую роль в восприятии его выступления.
  7. Старайтесь говорить уверенно, плавно и связно.
  8. Старайтесь получить удовольствие от выступления, тогда Вы сможете быть более непринужденным и будете меньше волноваться.