Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Decoerência em qubits de Majorana: estudo de estado de borda em fios quânticos
JULIAN ANDRES VARGAS GRAJALES
DISSERTAÇÃO
22/01/2013

O propósito desse trabalho é calcular e analisar a perda de informação quântica em qubits codificados em estados de férmions de Majorana de fios unidimensionais. Férmions de Majorana são quase-partículas hipotéticas que têm sido intensamente procuradas. Suas características curiosas são particularmente interessantes para a grande área de informação e computação quântica. Em uma das primeiras propostas, feita por Yu Kitaev, estados localizados em um sistema unidimensional seriam usados para armazenar informação. O sistema proposto seria um fio quântico em contato com um supercondutor com pareamento tipo triplete. O supercondutor induziria a formação de pares de férmions no fio e a criação de estados de borda de Majorana. Armazenar informação nesses estados de borda intrinsecamente protegeria a informação contra certos tipos de decorrência. Apesar de um grande número de propostas teóricas, ainda existem poucas evidências experimentais da existência de tais estados. As razões pela qual férmions de Majorana protegem a informação quântica são basicamente duas: i) flutuações de carga são suprimidas por conta da paridade termiônica; e ii) o gap espectral induzido no fio pelo supercondutor suprime exponencialmente o acoplamento com flutuações de potencial elétrico. Apesar dessas vantagens, o uso de férmions de Majorana não pode ser encarado como uma pana ceia. Tem sido discutido na literatura que ruído dinâmico introduz componentes de frequência alta que não são suprimidos pelo gap. Nesse trabalho propusemos uma forma explícita para o meio ambiente (com base nas propostas teóricas / experimental) e estudamos dois casos: i) flutuações de carga no ambiente mudando o perfil dos modos de Majorana, ii) a exposição do Majorana para decorrência durante o procedimento de medição.

Férmions de Majorana; Yu Kitaev
The purpose of this work is to calculate and analyze the loss of quantum information in qubits encoded in states of Majorana fermions in one-dimensional wires. Majorana fermions are hypothetical quasi-particles that have been intensively sought. Its curious characteristics are particularly interesting for the large area of quantum information and quantum computing. In one of the first proposals, made by Yu Kitaev, localized states in a one-dimensional system would be used to store information. The proposed system would be a quantum wire in contact with a superconductor with triplet pairing type. The superconductor induces the formation of pairs of fermions in the wire and creating edge states of Majorana type. Storing information in these boundary states of the information intrinsically protect against certain types of decoherence. Although there is a large number of theoretical proposals, there is little experimental evidence of the existence of such states. The reasons why Majorana fermions protect quantum information are basically two: i) charge fluctuations are suppressed due to the fermionic parity, and ii) the spectral gap in the wire induced by the coupling to the superconductor exponentially suppresses the coupling with fluctuations of electrical potential. Despite these advantages, the use of Majorana fermions can not be seen as a panacea. It has been discussed in the literature that dynamical noise introduces high frequency components which are not suppressed by the gap. In this work we proposed an explicit form for the environment (based on the theoretical/ experimental proposals) and studied two cases: i) charge fluctuations in the environment changing the Majorana wave function; ii) exposing the Majorana to decoherence during the measuring procedure
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

FÍSICA
SISTEMAS ATÔMICOS, MOLECULARES, ÓPTICOS E CONDENSADOS
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Banca Examinadora

EDUARDO PERES NOVAIS DE SA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ROBERTO MENEZES SERRA Docente - PERMANENTE
MARCELO DE OLIVEIRA TERRA CUNHA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 6
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 7
FUNDACAO DE AMPARO A PESQUISA DO ESTADO DE SAO PAULO - Bolsa de Mestrado 11

Vínculo

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Não