Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Um atalho para evolução quântica adiabática e correlações não-clássica sobre decoerência
ALBA MARCELA HERRERA TRUJILLO
DISSERTAÇÃO
14/02/2013

Diferentes modelos de computação quântica tem sido propostos para o processamento de informação e conseguinte implementação de algoritmos quânticos. Uma das propostas mais controversas é o modelo conhecido como Computação Quântica Adiabática, que emprega evoluções contínuas no tempo baseadas no teorema adiabático. Apesar de ter uma grande aplicação, ainda há uma ampla discussão sobre seu efetivo poder computacional. Motivados por isso, estudamos uma proposta para computacção quântica mediante os invariantes dinâmicos de Lewis e Riesenfeld. Com esta ferramenta mostramos que é possível implementar algoritmos quânticos, em particular focamos nossa atenção no algoritmo de Grover, e demostramos que existe um atalho ao melhor algoritmo adiabático possível. Do mesmo modo, apresentamos uma proposta para preparação de estados não-adiabática e comparamos essa evolução com o método adiabático. Nosso resultados mostram a possibilidade de se utilizar novas rotas que não empregam a limitação adiabática e que em princípio seriam mais eficientes devido a que seu tempo de execução é menor. Nesta dissertação discutimos também a dinâmica dissipativa das correlações quânticas em sistemas de qubits supercondutores de fluxo e carga, os quais figuram entre os candidatos mais promissores para se construir um computador quântico. Neste caso o ambiente é modelado como sendo coletivo e independente no sentido de atuar individualmente ou de forma global em diferentes qubits. A dinâmica decoerente é obtida através do formalismo de Bloch-Redfield. Mostramos que as correlações do sistema de qubits supercondutores são mais robustas frente aos efeitos de decoerência quando os sistema está acoplado coletivamente ao ambiente. Mostramos também que a discórdia quântica é relativamente robusta enquanto que o emaranhamento apresenta fenômenos como morte e nascimento súbito.

computação quântica, informação quântica
Different models of quantum computation have been proposed for information processing. One of the most controversial proposals is the model known as Adiabatic Quantum Computing, which employs continuous evolution in time based on the adiabatic theorem. Despite of a large applicability, there is an extensive discussion on its effective computational power. Stimulated by that discussion, we study an approach for quantum computing in continuous time based on the Lewis–Riesenfeld dynamic invariants. We show that it is possible to implement quantum algorithms by means of the dynamical invariants. Focusing on Grover’s algorithm, we demonstrated that there is a shortcut to the best possible adiabatic algorithm. Similarly, we present a proposal for the nonadiabatic state preparation and we compare this approach with the adiabatic method. Our results show the possibility of using new routes that does not employ the adiabatic limitation. The evolution using dynamical invariants would be more efficient due to its lower run time. We also discussed the dissipative dynamics of the non-classical correlations (quantum discord and entanglement) in multiple superconducting qubits, such as flux and charge systems. These kinds of qubits are among the most promising candidates for building a quantum computer. In this case we consider two models for the environment, namely collective and independent; within the meaning of acting individually or globally in different qubits. The decoherence dynamics is obtained through the Bloch-Redfield formalism. We show that the correlations of the superconducting system are more robust against the decoherence effects when the system is collectively coupled to the environment. We also show that the quantum discord is relatively robust whereas the entanglement presents phenomena as sudden death and sudden birth.
Quantum computation in continuous time, dynamical invariants, adiabatic quantum computation, non-classical correlations
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

FÍSICA
INFORMAÇÃO QUÂNTICA
CIÊNCIA DA INFORMAÇÃO QUÂNTICA

Banca Examinadora

ROBERTO MENEZES SERRA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ANDRE GUSTAVO SCAGLIUSI LANDULFO Docente - PERMANENTE
MILED HASSAN YOUSSEF MOUSSA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 8
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 7
FUNDACAO DE AMPARO A PESQUISA DO ESTADO DE SAO PAULO - Bolsa de Mestrado 10

Vínculo

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Não