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Interferometría Landau-Zener-Stuckelberg en qubits superconductores : efectos del acoplamiento sistema-reservorio.

By Ana L. Gramajo

Abstract

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

Topics: Física del estado sólido, Superconductividad, Interferometry, Interferometría, LANDAU-ZENER formula, Fórmula de LANDAU-ZENER, Superconductors, Superconductores, Couplings, Acoplamiento
Year: 2014
OAI identifier: oai:ricabib.cab.cnea.gov.ar:485

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