А. А. Лытаев, И. Ю. Попов

Национальный исследовательский университет ИТМО (г. Санкт-Петербург, Российская Федерация)

Аннотация. Данная работа посвящена моделированию взаимодействий в системе связанных плоских оптических волноводов, поддерживающих распространение двух направленных мод, с целью её использования в качестве переключателя для CNOT-вентиля волноводной квантовоподобной оптической модели вычислений. Для решения системы уравнений Максвелла, описывающих данную систему, используется теория связанных волноводов. Полученная система дифференциальных уравнений на амплитудные коэффициенты упрощается с использованием асимптотического анализа до уравнений, имеющих аналитическое решение. Полученное решение используется для реализации быстрого алгоритма подбора параметров системы связанных оптических волноводов, при которых обмен энергии осуществляется так, чтобы система корректно выполняла функцию переключателя. Помимо этого, производится численное решение более полной системы уравнений, учитывающей взаимодействие между модами различных порядков с целью оценки влияния этого явления на вычислительную точность этого устройства. Было установлено, что подобное устройство может быть изготовлено в размере, не превышающем 1 мм при вычислительной ошибке, не превышающей 3%.

Ключевые слова: оптические квантовые вычисления, CNOT-вентиль, уравнения Максвелла, оптические волноводы, теория связанных волноводов, метод конечных разностей

Для цитирования: Лытаев А. А., Попов И. Ю. Моделирование переключателей для CNOT-вентилей, основанных на взаимодействии между оптическими волноводами, с применением теории связанных волноводов // Журнал Средневолжского математического общества. 2021. Т. 23, № 4. С. 433–443. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.23.202104.433–443

Информация об авторах:

Лытаев Александр Алексеевич, магистрант, факультет систем управления и робототехники, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО» (197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49), ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9881-8817, sas-lyt@ya.ru

Попов Игорь Юрьевич, ведущий профессор, факультет систем управления и робототехники ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО» (197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49), доктор физико-математических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5251-5327, popov1955@gmail.com