"Научная Россия": В немарковском окружении

Самарские физики занимаются исследованием немарковской динамики и предлагают альтернативный вариант, применяя численное решение нелинейного стохастического уравнения Шредингера. Это важно для понимания свойств твердотельного квантового компьютера.

Математическую основу для поиска и изучения источников квантовой коммуникации и квантового компьютинга составляет теория открытых квантовых систем. Она позволяет получить аналитические модели, пригодные для квантовых вычислений.

Одним из возможных подходов для описания динамики открытых классических систем является использование учеными стохастического уравнения Шредингера. Применив его, можно вывести так называемое, марковское или немарковское приближение, следовательно, изучить эффекты памяти, связанные с динамикой окружения. В то время как большинство специалистов ищет общую форму немарковского кинетического уравнения, все преимущества стохастического уравнения Шредингера остаются малоизученными.

Кроме того, важно исследовать и описать поведение квантовой системы и ее взаимодействие с внешней средой. К такого рода системе причисляют микромеханические резонаторы, квантовые точки, сверхпроводящие кубиты, источники одиночных фотонов, необходимые для квантовой коммуникации. Проблема в том, что не все квантовые системы могут быть описаны посредством традиционных методов. Специалисты предлагают свои варианты решения задач, лежащих в области квантовой информатики.

Самарские ученые в рамках двухлетнего проекта (с 2018 по 2020 гг.) по гранту РФФИ "Исследование влияния эффектов немарковости на динамику открытых квантовых систем" математически вывели уравнения динамики немарковских открытых квантовых систем.

Так, российские физики-теоретики путем моделирования и численных расчетов выбрали модели и предложили для каждой свое решение, учитывая разные факторы воздействия. Изучив эффекты немарковского случая, они проанализировали динамику возбуждения различных квантовых состояний системы. Специалисты рассмотрели модель кубита в лазерном поле в немарковском окружении и влияние его параметров на динамику модели.

Виталий Семин — руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры наноинженерии факультета электроники и приборостроения Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева — сообщил об основных положениях проводимого исследования.

"Сначала стоит пояснить, что мы понимаем под марковостью и немарковостью. Данные понятия всегда относятся к динамике систем, другими словами, системы должны изменяться со временем. Если данные изменения в настоящий момент времени не зависят от прошлых состояний системы, то говорят, что система марковская или без памяти, иначе — немарковская или с памятью.