Interferometría Landau-Zener-Stuckelberg en qubits superconductores : efectos del acoplamiento sistema-reservorio.
En 1982 los físicos Paul Benio y Richard Feymann (independientemente) propusieron por primera vez la idea de que un sistema cuántico puede ser utilizado en computación. Ambas ideas se basan en que si la unidad indivisible de información clasica es el bit (un objeto que puede tener dos valores 0 o...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2014
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/485/1/1Gramajo.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En 1982 los físicos Paul Benio y Richard Feymann (independientemente) propusieron
por primera vez la idea de que un sistema cuántico puede ser utilizado en
computación. Ambas ideas se basan en que si la unidad indivisible de información
clasica es el bit (un objeto que puede tener dos valores 0 o 1) entonces la correspondiente
unidad de información cuántica es el bit cuántico o "quantum bit" ( 'qubit'). Con
lo cual la idea basica de funcionamiento es: se coloca una serie de qubits en un estado
inicial determinado, se aplica una operación unitaria U (equivalente a una compuerta
lógica cuántica), se deja evolucionar al sistema y luego se mide. La medición realizada
es la salida de la computadora cuántica.
A partir de estas ideas sugieron diversos candidatos para ser usados como qubits
para: almacenamiento, manipulación y transmisión de información cuántica. Paralelamente,
el estudio de fenomenos cuánticos a escala mascroscópica y los desarrollos
tecnológicos permitieron el uso de nanosistemas superconductores como qubits. En los
cuales es posible manipular el estado cuántico del sistema mediante la aplicación y
medición de variables mascroscópicas (como voltajes, corrientes y
flujos magnéticos en el dispositivo), útil para la construcción de una compuerta lógica cuántica.
Entre los posibles candidatos superconductores tenemos el qubit de
flujo. Este dispositivo
consiste en una espira superconductora con una serie de junturas del tipo
superconductor-aislante-superconductor. El funcionamiento se basa, sin entrar en detalles,
en la posibilidad de manipular el estado cuántico superconductor mediante la
aplicación de un campo magnetico externo: el
flujo encerrado en la espira modica las
fases de la función de onda del sistema, generando fenómenos de interferencia cuántica.
Una de las grandes ventajas es la posibilidad de determinar su estado cuántico
mediante la medición de la corriente en la espira: los signos de la corriente permite
identicar los estados del sistema.
En este trabajo se presenta una breve descripción de dichos nanosistemas a fin
de determinar su dinámica. Partimos modelando al qubit de
flujo como un sistema
simplicado de dos niveles, forzado por un campo magnético periódico en el tiempo.
De esta manera se manipula el estado del qubit modicando las probabilidades de
encontrar al sistema en uno de los dos estados, es decir: se elige un estado inicial, se
aplica el campo externo y se analiza su evolución. En base a este modelo, calculamos
numericamente dichas probabilidades para tiempos finitos y para el caso estacionario,
en el cual se deja evolucionar al sistema lo suciente hasta alcanzar un estado final
independientemente de su preparación inicial.
Por otra parte se enfatizó el estudio del qubit de
flujo en contacto con el ambiente
que lo rodea, con el objetivo de poder comparar nuestros resultados numéricos
con mediciones experimentales. Para ello se analiza como afectan las
fluctuaciones del
mundo externo a la dinámica del sistema, considerando diferentes fuentes de ruido.
Luego se estudio los efectos de extender el sistema a N niveles, en particular se trabaj
o con N = 4. De esta manera, se busca poder identicar las fuentes de ruido para
poder disminuirlas, y con ello evitar la pérdida de información del sistema. |
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