Multiphoton processes, entanglement and qauntum walk in hybrid systems: circuit QED and nitrogen vacancy centers

Bu tezde ilk olarak, 2-foton değişimi ile birleştirilmiş optiksel kavitelerde, atom ve foton alt sistemleri arasında ki parçacık dolanıklılığı ve spin sıkışması transferleri incelenmiştir. Her bir kavitede, kavite fotonları ile 2-foton basamak geçişleri aracılığı ile etkileşen tek bir atom bulunur. Parçacık dolanıklılığı, ilk durumları ayrık ve dolanık 2-foton durumları için, optimal spin sıkışması eşitsizlikleri aracılığı ile incelenmiştir. Parçacık dolanıklılığının ilk olarak ayrık kavitelerdeki fotonlar arasında oluştuğu ve daha sonra atomlara aktarıldığı bulunmuştur. Temel fiziksel mekanizmanın 2-foton ile indüklenen 2-eksen burulma spin sıkıştırma etkileşimi ile atom-foton etkileşim gücünün optimal bir kombinasyonu olduğu anlaşılmıştır. İkinci olarak, iki tane birleştirilmiş, sürülmüş, yitirgen ve doğrusal olmayan kavitelerde spin sıkışması, kuantum dolanıklılık ve optiksel koherent incelenmiştir. İkinci-derece korelasyon parametresi, iki-kip dolanıklılık parametreleri, bir optimal spin sıkışması eşitsizliği, uyuşum parametresi, kuantum etropisi ve logaritmik negativite, kuantum optiksel master denklemi çözülerek durağan durumda incelenmiştir. Bu istatiksel nicelikler 1- ve 2-foton değişimi durumları için birbirleri ile kıyaslanmıştır. Son olarak, süreksiz kuantum yürüyüşleri için kuantum elektrodinamiksel bir uygulama önerilmiştir. Bu uygulamada, yürüyücüler kusurlu elmaslarda ki Nitrojen-boşluk kümelerinin kipleri ile betimlenirken, madeni parayı süperiletken akı kübiti temsil etmektedir. Önerimiz, değişken sürücü-puls zaman aralıkları içermediğinden, varolan kuantum yürüyücü modellerini geliştirmektedir.