Los investigadores del Dartmouth College y la Universidad Griffith han ideado una nueva forma de "detectar" y controlar el ruido externo en la computación cuántica.
La computación cuántica puede revolucionar el procesamiento de información al proporcionar un medio para resolver problemas demasiado complejos para las computadoras tradicionales, con aplicaciones en descifrado de códigos, ciencia de materiales y física, pero descubrir cómo diseñar una máquina de este tipo sigue siendo difícil de alcanzar.
Los hallazgos aparecen en la revista Cartas de revisión física .
"Espectroscopía de ruido cuántico" es un campo emergente dentro de la física cuántica que busca caracterizar y controlar el ruido que afecta a los sistemas cuánticos. Los sistemas cuánticos, que incluyen objetos pequeños como átomos, electrones y fotones, muestran propiedades contraintuitivas, como la capacidad deestar en una superposición de dos estados diferentes simultáneamente. Estas propiedades cuánticas son esenciales para la computación cuántica, pero se pierden fácilmente a través de la decoherencia, cuando los sistemas cuánticos están sujetos a "ruido" en un entorno externo. Porque un sistema cuántico siempre está incrustado en unUn entorno más grande, algo de ruido es inevitable. Una comprensión cuantitativa del ruido ambiental es, por lo tanto, crucial para modelar con precisión el comportamiento de los sistemas cuánticos y determinar si pueden funcionar en aplicaciones como la computación cuántica.
La espectroscopía de ruido cuántico ofrece una solución elegante a este desafío mediante el uso de un sistema cuántico como una "sonda" de su propio entorno. Por lo general, un experimentador puede controlar el estado de un sistema cuántico mediante la aplicación de campos externos, como ópticos ocampos magnéticos. En un protocolo de espectroscopía de ruido cuántico, el sistema cuántico está sujeto a una "secuencia de control", es decir, una aplicación adecuadamente diseñada de estos campos. El sistema cuántico evoluciona dinámicamente debido tanto a la secuencia de control como a las inevitables interacciones conEl entorno: la selección cuidadosa de las secuencias de control combinadas con la medición del sistema cuántico permite a los investigadores extraer información sobre el ruido ambiental.
"Antes de nuestro trabajo, la espectroscopía de ruido cuántico tenía dos defectos principales: estaba restringida al ruido ambiental que era 1 clásico y 2 gaussiano", dice la coautora Lorenza Viola, profesora de física en Dartmouth ".La suposición de Gaussianity implica que el ruido tiene propiedades muy especiales se puede describir completamente únicamente en términos de "funciones de correlación de dos puntos", mientras que la suposición de clasicismo excluye la posibilidad de que el entorno esté en sí mismo en una mecánica cuántica.régimen. Estos supuestos se descomponen en muchas situaciones realistas de interés, lo que prohíbe la caracterización precisa y general del ruido ambiental. Por ejemplo, los qubits superconductores, uno de los sistemas más prometedores para la computación cuántica escalable, están sujetos al ruido con desviaciones observables de Gaussianity."
En su nuevo trabajo, los investigadores de Dartmouth-Griffith diseñaron una nueva familia de secuencias de control y muestran cómo pueden extraer información sobre las funciones de correlación de ruido de dimensiones superiores más allá de dos puntos. El conocimiento de estas funciones de correlación ofrece unaCaracterización completa del ruido, lo que permite un modelado preciso de la interacción entre un sistema cuántico y su entorno.Los investigadores demuestran protocolos de espectroscopia de ruido que se aplican tanto a entornos clásicos, no gaussianos como a una clase de entornos cuánticos no gaussianos paradigmáticos.'conocimiento, el estudio de funciones de correlación de dimensiones superiores para fuentes de ruido cuántico es un área de investigación completamente nueva.
"Las tecnologías cuánticas tienen el potencial de revolucionar la informática y la comunicación", dice Viola. "Sin embargo, uno de los principales obstáculos para la realización de estas tecnologías en el laboratorio es la decoherencia de los sistemas cuánticos a través de interacciones con el entorno. La espectroscopía de ruido cuántico se caracterizaruido ambiental, que permite un modelado dinámico detallado y ofrece una visión física del proceso de decoherencia. Esta información se puede utilizar para diseñar estrategias para optimizar la protección de los sistemas cuánticos del ruido ambiental. El trabajo anterior no se aplicaba a las fuentes de ruido cuántico o no gaussiano,excluyendo una gran clase de sistemas cuánticos. Nuestro trabajo supera estas limitaciones ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Dartmouth College . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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