Entrelazamiento cuántico y fidelidad de un sistema de dos y tres qubits a través de un Hamiltoniano de Heisenberg

Pedro Felipe Gardeazábal Rodríguez

Ana L. Gramajo

En la presente tesis, estudiamos la dinámica de qubits superconductores (SC) en \npresencia de campos armónicos fuertes, centrándonos principalmente en el análisis de \nlos efectos del ruido, la generación de entrelazamiento, y su aplicación como simuladores \ncuánticos. En primer lugar, consideramos los efectos del ruido ambiente y analizamos su \ncomportamiento a diferentes escalas de tiempo. En este contexto, usamos la ecuación \nmaestra en la aproximación de Floquet-Markov para el análisis de la interformetría \nLandau-Zener-Stuckelberg calculada a tiempo finito. Se encontró que la presencia de \nresonancias multifotónicas simétricas y antisimétricas en el estado estacionario revela la \nnaturaleza del ruido. Adicionalmente, analizamos la posibilidad de manipular entrelazamiento \na través de campos periódicos externos para los casos de disipación despreciable \ny en presencia de un reservorio térmico. Para el caso de entrelazamiento de un sistema \nde dos qubits acoplados y controlados por un flujo ac-magnético externo, se presentan \nextensivos resultados numéricos y analíticos, usándose la concurrencia como medida de \nentrelazamiento. De esta manera, se estudió un nuevo mecanismo para la creación de \nentrelazamiento en el estado estacionario, el cual puede ser manipulado en función de \nla amplitud del campo externo. Finalmente, hemos implementado experimentalmente \nun simulador cuántico para estudiar efectos mesoscópicos, mediante el uso de dispersi \nón coherente en el cruce evitado de un sistema de dos qubits-SC, proporcionándose \na su vez un análisis teórico de los resultados experimentales. Los eventos de dispersi \nón son implementados controladamente como transiciones Landau-Zener generadas \nal conducir múltiple veces el qubit a través de de una cruce evitado. Estos resultados \ndemuestran como un sistema bien controlado, consistente de un qubit conducido \nexternamente, puede ser usado para estudiar efectos mesoscópicos complejos.

Ariana Muñoz Espinoza

Santiago Echeverri-Arteaga, Edgar A. Gómez, William J. Herrera +1 more

Se propone un modelo teórico para estudiar la dinámica de un sistema de dos puntos cuánticos embebidos en una nanocavidad, los cuales interactúan a través de los acoples tipo Förster, interacción dipolar y asistencia fonónica. El modelo incorpora las pérdidas de fotónes, creación y emisión espontánea de excitónes por medio del formalismo de la ecuación maestra en la forma de Lindblad. Se encuentra que la dinámica del sistema es fuertemente influenciada por las interacciones tipo Förster y fonónica, lo cual es evidenciado en los elementos diagonales de la matriz densidad y las relaciones de dispersión del sistema. Se cuantifica el entrelazamiento del sistema por medio de la concurrencia y se observa que la interacción Förster favorece el entrelazamiento en el régimen de alta excitación, contrario al efecto inducido por la asistencia fonónica que tiende a reducirlo.

Fabiola del Socorro Gómez Gómez

RESUMEN: En este trabajo de tesis doctoral, en el marco de electrodinámica cuántica de cavidades de la interacción de la luz y la materia bajo bombeos coherentes e incoherentes y disipaciones, se estudian dos sistemas físicos conformados por excitones y cavidades de cristal fotónico. El primer sistema consta de dos nano-cavidades con un punto cuántico embebido en una de ellas (molécula fotónica). Se estudia su dinámica por medio de la ecuación maestra sin un término de acople entre las cavidades y se calcula el espectro de fotoluminiscencia con el formalismo de funciones de Green. Se encontró que el bombeo excitónico puede suplir el término de acople entre las cavidades. El segundo sistema consta de dos puntos cuánticos inmersos en una cavidad de cristal fotónico (molécula de puntos cuánticos) con un término de tunelamiento entre ellos. En este sistema se estudian tres modelos de cuasipartículas en el estado estacionario, esquema de estados desnudos, molecular y polaritónico que profundizan en la física involucrada en los autoestados del hamiltoniano para tres conjuntos de parámetros que optimizan o maximizan las condiciones del gap energético. Se analizan a fondo, características de medidas cuánticas como la composición fraccional, la entropía lineal y la concurrencia, para determinar cual descripción da información física más detallada del sistema como el entrelazamiento y la pureza de los estados. Se analizan también, observables como el espectro de fotoluminiscencia, correlaciones de segundo orden, número medio de fotones y número medio de excitaciones.

Enríquez Flores, Marco Benjamín