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Amplificación de hamiltonianos cuadráticos

Fecha:


cristian arenz1, Denys I. Bondar2, Daniel Burgarth3, Cecilia Cormic4y Herschel Rabitz1

1Frick Laboratory, Princeton University, Princeton NJ 08544, Estados Unidos
2Universidad de Tulane, Nueva Orleans, LA 70118, Estados Unidos
3Departamento de Física y Astronomía, Universidad Macquarie, Sydney, NSW 2109, Australia
4Instituto de Física Enrique Gaviola, CONICET y Universidad Nacional de Córdoba, Ciudad Universitaria, X5016LAE, Córdoba, Argentina

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Resumen

Acelerar la dinámica de un sistema cuántico es de suma importancia para las tecnologías cuánticas. Sin embargo, en dimensiones finitas y sin un conocimiento completo de los detalles del sistema, se demuestra fácilmente que es $ imposible $. Por el contrario, mostramos que los sistemas de variables continuas descritos por una determinada clase de hamiltonianos cuadráticos pueden acelerarse sin un conocimiento tan detallado. Llamamos al procedimiento resultante $ textit {amplificación hamiltoniana} $ (HA). El método HA se basa en la aplicación de operaciones de compresión locales que permiten amplificar incluso acoplamientos y frecuencias desconocidos o ruidosos actuando en modos individuales. Además, mostramos cómo combinar HA con desacoplamiento dinámico para lograr hamiltonianos amplificados que estén libres de ruido ambiental. Finalmente, ilustramos una reducción significativa en los tiempos de puerta de los qubits del resonador de cavidad como un uso potencial de HA.

Nuestra capacidad para aprovechar los fenómenos cuánticos en tecnologías futuras dependerá de enfoques para operar en escalas de tiempo lo suficientemente rápidas. Sin embargo, la dinámica de los sistemas cuánticos compuestos por qubits no puede acelerarse más allá de un límite intrínseco sin un conocimiento total y un control total sobre los parámetros del sistema. Abordamos este problema mostrando que esto ya no es cierto para los sistemas de variables continuas como los osciladores armónicos cuánticos, introduciendo así una nueva ruta para la manipulación de escalas de tiempo del sistema cuántico. En consecuencia, los acoplamientos inciertos y ruidosos en el sistema, incluidos aquellos entre qubits acoplados a través de osciladores armónicos cuánticos, pueden mejorarse actuando localmente sobre los componentes individuales del sistema.

Mostramos que una gran clase de hamiltonianos cuadráticos en los operadores de posición y momento pueden ser amplificados genéricamente por impulsos paramétricos locales sin conocer los detalles de los parámetros del hamiltoniano. Combinando nuestros hallazgos con el desacoplamiento dinámico, logramos una aceleración genérica de la evolución de un sistema cuántico mientras se suprime la decoherencia proveniente de la interacción con el medio ambiente. Aunque dicha amplificación no funciona para sistemas compuestos solo por qubits, demostramos cómo la implementación de puertas lógicas cuánticas en sistemas cuánticos híbridos se puede acelerar a través del esquema de amplificación desarrollado.

► datos BibTeX

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Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2020-06-03 15:41:30). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

On Servicio citado por Crossref no se encontraron datos sobre las obras citadas (último intento 2020-06-03 15:41:28).

Fuente: https://quantum-journal.org/papers/q-2020-05-25-271/

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