Otimização dos campos de proteção nas técnicas de desacoplamento dinâmico contínuo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Zanni Junior, Paulo Eduardo
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18941
Resumo: In this research project, we investigate the method known as \textit{continuous dynamical decoupling}, which is based on the use of continuously applied external fields to maximize the fidelity of quantum logical operations performed on a qubit experiencing decoherence. In our model, we assume an open quantum system in which a qubit continuously interacts with its surroundings, and thus we say that the qubit is coupled to the environment, which irreversibly disturbs it, causing decoherence. The \textit{continuous dynamical decoupling} tells us that assuming a known error operator and an environment represented by a field of scalar bosons at a finite temperature, decoherence during logical operations can be efficiently reduced by applying a superposition of two external vector fields: one rotating orthogonally to the direction of the other, which remains static. The main objective of this project is to improve the method by finding optimized directions of external fields that, when continuously applied, maximize the fidelity of logical operations performed on a qubit. To achieve this, we will need to numerically solve the master equation of the system – where the external fields will be applied with variable directions (variable angles) during the optimization process – in order to find the best protective fields for a given logical operation. Finally, we present the results obtained for a qubit in an environment with ohmic spectral density and briefly discuss the findings.
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In our model, we assume an open quantum system in which a qubit continuously interacts with its surroundings, and thus we say that the qubit is coupled to the environment, which irreversibly disturbs it, causing decoherence. The \textit{continuous dynamical decoupling} tells us that assuming a known error operator and an environment represented by a field of scalar bosons at a finite temperature, decoherence during logical operations can be efficiently reduced by applying a superposition of two external vector fields: one rotating orthogonally to the direction of the other, which remains static. The main objective of this project is to improve the method by finding optimized directions of external fields that, when continuously applied, maximize the fidelity of logical operations performed on a qubit. To achieve this, we will need to numerically solve the master equation of the system – where the external fields will be applied with variable directions (variable angles) during the optimization process – in order to find the best protective fields for a given logical operation. Finally, we present the results obtained for a qubit in an environment with ohmic spectral density and briefly discuss the findings.Neste projeto de pesquisa, nós investigamos o método conhecido como \textit{desacoplamento dinâmico contínuo}, que baseia-se em utilizar campos externos aplicados continuamente para maximizar a fidelidade das operações lógicas quânticas que são realizadas em um qubit que sofre decoerência. Em nosso modelo, supomos um sistema quântico aberto, no qual um qubit interage continuamente com os seus arredores, e desta forma dizemos que o qubit está acoplado ao ambiente que o perturba de forma irreversível causando decoerência. O \textit{desacoplamento dinâmico continuo} nos diz que assumindo um operador de erro conhecido e um ambiente representado por um campo de bósons escalares a uma temperatura finita, a decoerência durante as operações lógicas pode ser eficientemente reduzida aplicando uma superposição de dois campos vetoriais externos: um girando ortogonalmente à direção do outro, que permanece estático. O principal objetivo deste projeto é aperfeiçoar o método encontrando as direções otimizadas dos campos externos que aplicados continuamente maximizem a fidelidade das operações lógicas realizadas em um qubit, e para isso precisaremos resolver numericamente a equação mestra do sistema -- onde durante o processo de otimização os campos externos serão aplicados com direções (ângulos) variáveis -- com o intuito de encontrarmos os melhores campos de proteção para uma dada operação lógica. Ao final, apresentamos os resultados que foram obtidos para um qubit em um ambiente com densidade espectral ôhmica, e discutiremos sobre os resultados obtidos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.630656/2021-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessComputação quânticaInformação quânticaSistema abertoDecoerência quânticaDesacoplamento dinâmicoDesacoplamento dinâmico contínuoQuantum computingQuantum informationOpen systemQuantum decoherenceDynamical decouplingContinuous dynamical decouplingCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALOtimização dos campos de proteção nas técnicas de desacoplamento dinâmico contínuoOptimization of protection fields in continuous dynamical decoupling techniquesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81036https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18941/2/license_rdf36c17387d15ae3a457ba8815a26942c5MD52ORIGINALDissertação_Mestrado_PauloZanni.pdfDissertação_Mestrado_PauloZanni.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf7729038https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18941/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Mestrado_PauloZanni.pdfbac5984c55f38e976a074d139e609453MD51TEXTDissertação_Mestrado_PauloZanni.pdf.txtDissertação_Mestrado_PauloZanni.pdf.txtExtracted texttext/plain120436https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18941/3/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Mestrado_PauloZanni.pdf.txt3273a7307553ebe192a484971ac50c86MD53ufscar/189412024-05-14 17:15:16.61oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18941Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:15:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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