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

En 1982 los fisicos Paul Benio y Richard Feymann (independientemente) propusieron por primera vez la idea de que un sistema cuantico puede ser utilizado en computacion. Ambas ideas se basan en que si la unidad indivisible de informacion clasica es el bit (un objeto que puede tener dos valores 0 o 1) entonces la correspondiente unidad de informacion cuantica es el bit cuantico 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 operacion unitaria U (equivalente a una compuerta logica cuantica), se deja evolucionar al sistema y luego se mide. La medicion realizada es la salida de la computadora cuantica. A partir de estas ideas sugieron diversos candidatos para ser usados como qubits para: almacenamiento, manipulacion y transmision de informacion cuantica. Paralelamente, el estudio de fenomenos cuanticos a escala mascroscopica y los desarrollos tecnologicos permitieron el uso de nanosistemas superconductores como qubits. En los cuales es posible manipular el estado cuantico del sistema mediante la aplicacion y medicion de variables mascroscopicas (como voltajes, corrientes y flujos magneticos en el dispositivo), util para la construccion de una compuerta logica cuantica. 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 cuantico superconductor mediante la aplicacion de un campo magnetico externo: el flujo encerrado en la espira modica las fases de la funcion de onda del sistema, generando fenomenos de interferencia cuantica. Una de las grandes ventajas es la posibilidad de determinar su estado cuantico mediante la medicion de la corriente en la espira: los signos de la corriente permite identicar los estados del sistema. En este trabajo se presenta una breve descripcion de dichos nanosistemas a fin de determinar su dinamica. Partimos modelando al qubit de flujo como un sistema simplicado de dos niveles, forzado por un campo magnetico periodico 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 evolucion. 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 preparacion inicial. Por otra parte se enfatizo el estudio del qubit de flujo en contacto con el ambiente que lo rodea, con el objetivo de poder comparar nuestros resultados numericos con mediciones experimentales. Para ello se analiza como afectan las fluctuaciones del mundo externo a la dinamica 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 perdida de informacion del sistema.