Autobús cuántico

Un bus cuántico es un dispositivo que puede usarse para almacenar o transferir información entre qubits independientes en una computadora cuántica , o combinar dos qubits en una superposición . Es el análogo cuántico de un autobús clásico .

Hay varios sistemas físicos que se pueden utilizar para realizar un bus cuántico, incluidos iones atrapados , fotones y qubits superconductores . Los iones atrapados, por ejemplo, pueden utilizar el movimiento cuantificado de los iones (fonones) como un bus cuántico, mientras que los fotones pueden actuar como portadores de información cuántica utilizando la mayor fuerza de interacción proporcionada por la electrodinámica cuántica de cavidad. La electrodinámica cuántica de circuitos , que utiliza qubits superconductores acoplados a una cavidad de microondas en un chip, es otro ejemplo de bus cuántico que se ha demostrado con éxito en experimentos. ^[1]

Historia

El concepto fue demostrado por primera vez por investigadores de la Universidad de Yale y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en 2007. ^{[1] [2] [3] Antes de esta demostración experimental, los científicos del} NIST habían descrito el bus cuántico como uno de los posibles pilares de las arquitecturas de computación cuántica . ^{[4] [5]}

Descripción matemática

Se puede construir un bus cuántico para qubits superconductores con una cavidad de resonancia . El hamiltoniano para un sistema con qubit A, qubit B y la cavidad de resonancia o bus cuántico que conecta los dos es donde está el qubit hamiltoniano único, es el operador de subida o bajada para crear o destruir excitaciones en el qubit enésimo, y está controlado por la amplitud de la polarización del flujo de CC y radiofrecuencia . ^[6] ${\displaystyle {\hat {H}}={\hat {H}}_{r}+\sum \limits _{j=A,B}{\hat {H}}_{j}+\sum \limits _{j=A,B}hg_{i}\left({\hat {a}}^{\dagger }{\hat {\sigma }}_{-}^{j}+{\hat {a}}{\hat {\sigma }}_{\text{+}}^{j}\right)}$ ${\displaystyle {\hat {H}}_{j}={\frac {1}{2}}\hbar \omega _{j}{\hat {\sigma }}_{+}^{j}{\hat {\sigma }}_{-}^{j}}$ ${\displaystyle {\hat {\sigma }}_{+}^{j}{\hat {\sigma }}_{-}^{j}}$ ${\displaystyle j}$ ${\displaystyle \hbar \omega _{j}}$

Referencias

1. J. Majer; JM Chow ; JM Gambetta; Jens Koch; BR Johnson; JA Schreier; L. Fruncio; DI Schuster; AA Houck; A. Wallraff ; A. Blais; MH Devoret ; SM Girvin ; RJ Schoelkopf (27 de septiembre de 2007). "Acoplamiento de qubits superconductores a través de un bus de cavidad". Naturaleza . 449 (7161): 443–447. arXiv : 0709.2135 . Código Bib :2007Natur.449..443M. doi : 10.1038/naturaleza06184. PMID  17898763. S2CID  8467224.
2. MA Sillanpää; Parque JI; RW Simmonds (27 de septiembre de 2007). "Almacenamiento y transferencia coherente de estados cuánticos entre qubits de dos fases a través de una cavidad resonante". Naturaleza . 449 (7161): 438–42. arXiv : 0709.2341 . Código Bib :2007Natur.449..438S. doi : 10.1038/naturaleza06124. PMID  17898762. S2CID  4357331.
3. "Todos a bordo del autobús cuántico'". 2007-09-27 . Consultado el 12 de diciembre de 2008 .
4. GK Brennen; D. Canción; CJ Williams (2003). "Arquitectura de computadora cuántica que utiliza interacciones no locales". Revisión física A. 67 (5): 050302. arXiv : quant-ph/0301012 . Código bibliográfico : 2003PhRvA..67e0302B. doi : 10.1103/PhysRevA.67.050302. S2CID  118895065.
5. Brooks, Michael (6 de diciembre de 2012). Computación Cuántica y Comunicaciones. Medios de ciencia y negocios de Springer. ISBN 978-1-4471-0839-9.
6. Sillanpää, Mika A.; Park, Jae I.; Simmonds, Raymond W. (2007). "Almacenamiento y transferencia coherente de estados cuánticos entre qubits de dos fases a través de una cavidad resonante". Naturaleza . 449 (7161): 438–442. arXiv : 0709.2341 . Código Bib :2007Natur.449..438S. doi : 10.1038/naturaleza06124. PMID  17898762. S2CID  4357331.