Simulación cuántica de dimensiones suplementarias

Juan Ignacio Cirac Sasturáin, P. Zoller

Diego Porras, Juan Ignacio Cirac Sasturáin

Jorge Casanova Marcos

Las simulaciones cuanticas consisten en la reproduccion intencional de una dinamica cuantica en otro sistema cuantico que es tipicamente mas controlable.Mas alla de su naturaleza interdisciplinar, las simulaciones cuanticas prometen revolucionar las tecnologias de la computacion y resolver problemas computacionalmete intratables con minimos requerimientos experimentales.De esta manera, se espera que en un futuro cercano las simulaciones cuanticas resuelvan problemas complejos, exponencialmente mas rapido que los ordenadores clasicos, volviendose una herramienta indispensable para cientificos e ingenieros.En esta tesis comenzamos con la simulacion cuantica de modelos de mecanica cuantica relativista, y mas tarde profundizamos en la implementacion de modelos de teoria cuantica de campos y modelos emergentes de materia condensada en iones atrapados. Ademas , proponemos un marco matematico que permite a las simulaciones cuanticas generar operaciones no-fisicas, como conjugacion de carga o inversion temporal durante la dinamica simulada. Esto contribuye a incrementar la versatilidad de las simulaciones cuanticas y tambien estudiar sus limites en relacion con conceptos como simulatabilidad, computabilidad, y indecibilidad.

Laura García Álvarez

Investigamos varios metodos de simulacion cuantica de modelos fermionicos, y damos cuenta de una implementacion de una de nuestras propuestas en un soporte de circuitos superconductores. Partiendo de la usual codificacion digital de la informacion en qubits, habitual en computacion cuantica universal, modificamos este esquema central para incorporar tecnicas hibridas, donde no consideramos los qubits como unicos portadores de informacion, sino tambien otros elementos de las plataformas cuanticas, cuyos grados de libertad son recursos en potencia para almacenaje y computo. Atentos al concepto de ?complejidad simulando complejidad?, proponemos enfoques de simulacion cuantica digital-analogica y protocolos clasico-cuanticos para asi incrementar las capacidades de simulacion de fermiones en los circuitos superconductores. Proponemos su aplicacion para simulacion de modelos fermionicos en materia condensada, gravedad cuantica, teoria cuantica de campos, y quimica cuantica. Estos simuladores cuanticos especializados para ciertos problemas que usan codificacion analogica de la informacion son buenos candidatos para lograr la simulacion de problemas complejos en dispositivos cuanticos alcanzables con la tecnologia actual.

Michael Ramirez Olvera

Oliver Morsch, Immanuel Bloch