XJ03A0177 ПИСЬМА В ЭЧАЯ PARTICLES AND NUCLEI, LETTERS 1[116]-2003 Proceedings of the International Workshop «Quantum Physics and Communication» Издательский отдел ОИЯИ ДУБНА JINR Publishing Department DUBNA РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ А. Н. Сисакян — председатель А. И. Малахов — зам. председателя Д. В. Ширков — зам. председателя Члены совета: А. В. Белушкин, А. Е. Дорохов (ученый секретарь), П. И. Зарубин (ученый секретарь), С. П. Иванова, М. Г. Иткис, В. Д. Кекелидзе, Е. А. Красавин, И. В. Пузынин, Н. А. Русакович, А. Т. Филиппов EDITORIAL BOARD А. N. Sissakian — Chairman A. I. Malakhov — Vice-Chairman D. V. Shirkov — Vice-Chairman Members of the Board: A. V. Belushkin, A. E. Dorokhov (Scientific Secretary), P. I. Zarubin (Scientific Secretary), S. P. Ivanovo, M. G. Itkis, V. D. Kekelidze, E. A. Krasavin, I. V. Puzynin, N.'A. Russakovich, A. T. Filippov © Объединенный институт ядерных исследований, 2003 Объединенный институт ядерных исследований Joint Institute for Nuclear Research 1[116]-2003 ПИСЬМА О ФИЗИКЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И АТОМНОГО ЯДРА PHYSICS OF PARTICLES AND NUCLEI, LETTERS Дубна 2003 В журнале «Письма о физике элементарных частиц и атомного ядра», кратко — «Письма в ЭЧАЯ», публикуются статьи, содержащие результаты ориги- нальных теоретических, экспериментальных, научно-технических, методических и прикладных исследований. Содержание публикуемых статей определяется тема- тикой научных исследований в ОИЯИ: теоретическая физика, физика элементар- ных частиц, релятивистская ядерная физика, физика атомного ядра и связанные вопросы общей физики, нейтронная физика, физика конденсированных сред, физика низких температур и криогенная техника, физика и техника ускорителей, методика физического эксперимента, компьютерные технологии в физике, прикладные работы по всем перечисленным разделам физики, включая радиобио- логию, экологию и ядерную медицину. Журнал зарегистрирован в Министерстве Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. Издателем журна- ла является Объединенный институт ядерных исследований. Журнал выходит шесть раз в год. The journal PHYSICS of PARTICLES and NUCLEI, LETTERS, brief name PARTICLES and NUCLEI, LETTERS, publishes the articles with results of the original theoretical, experimental, scientific-technical, methodical and applied research. Sub- ject-matter of articles covers the principal fields of research at JINR: theoretical physics, elementary particle physics, relativistic nuclear physics, nuclear physics and related problems in other branches of physics, neutron physics, condensed matter physics, physics and technique at low temperature, physics and technique of accelera- tors, physical experimental instruments and methods, physical computer experiments, applied research in these branches of physics and radiology, ecology and nuclear medi- cine. The journal is registered in the Ministry of the Russian Federation for Press and is published bimonthly by the Joint Institute for Nuclear Research. References to the articles of the PHYSICS of PARTICLES and NUCLEI, LETTERS should contain: — names and initials of authors, — title of journal, — year of publication, — publication index, — page number. For example: Alexeev G. D. II Part. Nucl., Lett. 2000. No. 5[102]. P. 5. PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL WORKSHOP «QUANTUM PHYSICS AND COMMUNICATION» Dubna, May] 6-17, 2002 Edited by V. V. Ivanov QPC-2002 ТРУДЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «КВАНТОВАЯ ФИЗИКА И ИНФОРМАЦИЯ» Дубна, 16-17 мая 2002 г. Научный редактор В. В. Иванов УДК [530.145 : 004.9] (063) ББК [22.314+ 32.97] я 431 Organizing Committee: V. Kadyshevsky (JINR), chairman A. Sissakian (JINR), co-chairman Members: I. Antoniou (Brussels, Belgium), V. Belokurov (MSU), V. Buzek (Bratislava, Slovakia), S. Ivanova (JINR), V. Ivanov (JINR), A. Korol (JINR), T. Strizh (JINR), A. Filippov (JINR), A. Chizhov (JINR), S. Lukyanov (JINR), E. Fedorova (JINR) QPC-2002 is supported by the Joint Institute for Nuclear Research; Lomonosov Moscow State University; Solvay Institutes for Physics and Chemistry; Research Centre for Quantum Informa- tion, Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences. QPC-2002 Организационный комитет: В. Кадышевский (ОИЯИ) — председатель, А. Сисакян (ОИЯИ) — сопредседатель Члены комитета: Я. Антониоу (Брюссель, Бельгия), В. Белокуров (МГУ), В. Бужек (Братислава, Словакия), С. Иванова (ОИЯИ), B. Иванов (ОИЯИ), А. Король (ОИЯИ), Т. Стриж (ОИЯИ), А. Филиппов (ОИЯИ), А. Чижов (ОИЯИ), C. Лукьянов (ОИЯИ), Е. Федорова (ОИЯИ) Конференция проведена при поддержке Объединенного института ядерных исследований, Московского государственного университета, Международного института физики и химии (Брюссель), Исследовательского центра квантовой информации Института физики (Ака- демия наук Словакии). PREFACE Quantum information processing is a new research area at the intersection of quantum physics and computer science. The main goal of this field is to improve on classical computers and classical complexity bounds as well as cryptographic com- munication protocols by making use of quantum mechanical phenomena. Simultane- ously, investigation of resources for quantum computation (such as quantum entanglement) enables us to understand from a different perspective the fundamental properties of quantum mechanics. Recent advances in the realization of elementary quantum logic gates (e. g., using ions traps, cavity QED and NMR technology), and the experimental implementation of phenomena such as quantum teleportation, entanglement swapping or quantum cloning, and, obviously, experimental implemen- tation of quantum key distribution have led to a massive exploration of this field by sci- entists from varied disciplines. The purpose of the Workshop is to provide a compact and comprehensive overview of basic ideas of quantum information theory and to es- tablish perspective contacts for future collaboration. Main topics of the Workshop should cover entanglement as a resource for quantum computing and communication, multipartite quantum correlations, decoherence, physics of information processing, and others. V. V. Ivanov СОДЕРЖАНИЕ CONTENTS Е. Karpov, G. Ordonez, Т. Petrosky, [I. Prigogine| Microscopic Entropy and Nonlocality Е. Карпов, Г. Ордонец, Т. Петроский, | И. Пригожий | Микроскопическая энтропия и нелокальность . V. V. Belokurov, О. A. Khrustalev, V. A. Sadovnichy, О. D. Timofeevskaya Conditional Density Matrix: Systems and Subsystems in Quantum Mechanics В. В. Белокуров, О. А. Хрусталев, В. А. Садовничий, О. Д. Тимофеевская Условная матрица плотности: системы и подсистемы в квантовой механике 16 V. V. Belokurov, О. A. Khrustalev, V. A. Sadovnichy, О. D. Timofeevskaya Physics of Quantum Computation В. В. Белокуров, О. А. Хрусталев, В. А. Садовничий, О. Д. Тимофеевская Физика квантовых вычислений 30 F. De Martini, V. Buzek, F. Sciarrino, С. Sias Flipping Qubits Ф. де Мартини, В. Бужек, Ф. Шаррино, К. Сиас Обращаемые кубиты 39 I. Antoniou, Е. Karpov, G. Pronko, E. Yarevsky Quantum Zeno Effect for ./V-Level Friedrichs Model Я. Антониоу, Е. Карпов, Г. Пронко, Е. Яревский Квантовый эффект Зенона для TV-уровневой модели Фридрикса 53 A. Yu. Vlasov Universal Hybrid Quantum Processors А. Ю. Власов Универсальные гибридные квантовые процессоры 60 A. P. Alodjants, A. V. Prokhorov, S. M. Arakelian Formation of the 5'(/(3)-Polarization States in Atom-Quantum Electromagnetic Field System under Condition of the Bose-Einstein Condensate Existence A. П. Алоджанц, А. В. Прохоров, С. М. Аракелян Образование 5£/(3)-поляризованных состояний в атомной системе, взаимодействующей с квантовым электромагнитным полем при условии существования бозе-эйнштейновского конденсата . 66 G. P. Miroshnichenko Periodical Sequences (Trajectories) of Outcomes of Atomic State Measurement on Exit from the Micromaser Cavity Г. П. Мирошниченко Периодические последовательности (траектории) результатов измерений атомных состояний на выходе микромазерного резонатора . 74 I. P. Vadeiko, G. P. Miroshnichenko, A. V. Rybin, J. Timonen An Algebraic Method to Solve the Tavis-Cummings Problem И. П. Вадейко, Г. П. Мирошниченко, А. В. Рыбин, Д. Тимонен Алгебраический метод решения задачи Тэвиса-Каммингса 83 V. V. Ivanov, В. F. Kostenko, V. D. Kuznetsov, М. В. Miller, A. V. Sermyagin Quantum Teleportation of Nuclear Matter and Its Investigation B. В. Иванов, Б. Ф. Костенко, В. Д. Кузнецов, М. Б. Миллер, А. В. Сермягин Исследование квантовой телепортации ядерной материи 96 Указатель статей к журналу «Письма в ЭЧАЯ» за 2002 г.. 108 PARTICLES and NUCLEI, LETTERS. 2002. Paper index 113 Именной указатель к журналу «Письма в ЭЧАЯ» за 2002 г. 118 PARTICLES and NUCLEI, LETTERS. 2002. Author Index 122 XJ0300178 Письма в ЭЧАЯ. 2003. № 1[116] Particles апитчшлст, деиы». ±wj. IN MICROSCOPIC ENTROPY AND NONLOCALITY E. Karpov a, G. Ordonez a'b, Г. Petrosky a'b, /. Prigogine 0 International Solvay Institutes for Physics and Chemistry, Brussels 6 Centre for Studies in Statistical Mechanics and Complex Systems, The University of Texas at Austin, Austin, Texas, USA We have obtained a microscopic expression for entropy in terms of H function based on nonunitary Л transformation which leads from the time evolution as a unitary group to a Markovian dynamics and unifies the reversible and irreversible aspects of quantum mechanics. This requires a new representation outside the Hilbert space. In terms of H, we show the entropy production and the entropy flow during the emission and absorption of radiation by an atom. Analyzing the time inversion experiment, we emphasize the importance of pre- and