11º Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos

Transistor quântico em sistema de qubits supercondutores

Não agendado

20m

Descrição

A computação quântica tem se mostrado um campo extremamente promissor, com diversos avanços nos últimos anos e a promessa de revolucionar a computação, ao aumentar a capacidade de processamento a níveis muito além dos computadores atuais. Entre os principais métodos disponíveis atualmente para a construção destes dispositivos, podemos destacar osciladores anarmônicos construídos em circuitos supercondutores, os chamados qubits supercondutores. Com esta técnica, é possível reunir diversos qubits em um circuito, para realizar operações lógicas. (1) Neste trabalho, propomos um sistema de três qubits supercondutores acoplados entre si, no qual é possível transferir o estado do primeiro qubit ($Q_1$) para um segundo ($Q_2$) condicionado ao estado de um qubit de controle ($Q_c$). Ao deduzir o hamiltoniano efetivo deste sistema, mostramos a capacidade do mesmo de reproduzir o funcionamento de um transistor quântico, com alta fidelidade e bom acordo com os resultados experimentais.Além disto, ao considerar qubits como sistemas de três níveis com anamorticidades, deduzimos um hamiltoniano efetivo capaz de explicar variações de acoplamento em função das dessintonias entre qubits. Tais variações foram verificadas experimentalmente, mas ainda careciam de adequado tratamento e explicação teórica. (2) Estes resultados, revelam uma importância fundamental que os níveis mais excitados do sistema desempenham na dinâmica do mesmo, já que, mesmo sem serem populados, estes estados modificam significativamente o comportamento do sistema.Os resultados obtidos teoricamente apresentam grande acordo com os experimentos e o sistema se mostra promissor para futuras aplicações em processadores quânticos.

Referências

1 KJAERGAARD, M. et al. Superconducting qubits: current state of play. Annual Review of Condensed Matter Physics, v. 11, p. 369-395, Mar. 2020. DOI 10.1146/annurev-conmatphys-031119-050605.

2 FENG, D.; WANG, D.-W. Quantum Fredkin gate based on synthetic three-body interactions in superconducting circuits. Physical Review A, v. 101, n. 6, p. 062312-1-062312-7, June 2020. DOI 10.1103/PhysRevA.101.062312.