Exploración de recursos de entrelazamiento en sistemas de puntos cuánticos de Si con un enfoque de cuasiprobabilidad operativa

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División de Supercomputación Nacional, Instituto Coreano de Información Científica y Tecnológica, Daejeon 34141, República de Corea

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Resumen

Caracterizamos el entrelazamiento cuántico de las señales realistas de dos qubits que son sensibles a los ruidos de carga. Nuestro ejemplo de trabajo es la respuesta de tiempo generada a partir de una plataforma de doble punto cuántico (DQD) de silicio, donde una rotación de un solo qubit y una operación NO controlada de dos qubits se realizan secuencialmente en el tiempo para generar estados entrelazados arbitrarios. Para caracterizar el entrelazamiento de dos estados de qubit, empleamos el enfoque de cuasiprobabilidad operativa marginal (OQ) que permite valores negativos de la función de probabilidad si un estado dado está entrelazado. Si bien el ruido de carga, que es omnipresente en los dispositivos semiconductores, afecta severamente las operaciones lógicas implementadas en la plataforma DQD, lo que provoca una enorme degradación en la fidelidad de las operaciones unitarias y los estados resultantes de dos qubits, el patrón en la fuerza de entrelazamiento impulsada por OQ resulta ser bastante invariable, lo que indica que el recurso del entrelazamiento cuántico no se rompe significativamente aunque el sistema físico está expuesto a fluctuaciones impulsadas por el ruido en la interacción de intercambio entre los puntos cuánticos.

Resumen popular

Caracterizamos el entrelazamiento de dos estados de bits cuánticos (qubits) que se generan en una plataforma de doble punto cuántico (DQD) de silicio (Si) de tamaño realista. Para estados arbitrarios de dos qubits que se producen a través de la conducción de una sola rotación de qubits seguida de una operación X controlada, empleamos la función de cuasiprobabilidad operativa marginal (OQ) para cuantificar directamente su recurso de entrelazamiento. Aquí mostramos que la función OQ marginal, que puede construirse únicamente con operadores medibles directamente, puede servir como un indicador sólido del entrelazamiento cuántico aunque un estado dado esté demasiado contaminado con ruidos de carga, ya que caracteriza la fuerza del entrelazamiento con una precisión razonable. y menor costo de cómputo en comparación con el conocido método de negatividad que implica el proceso de tomografía de estado completo. También investigamos cómo los estados de dos qubits en un sistema Si DQD se ven afectados por los ruidos de carga que son omnipresentes en los dispositivos semiconductores. Si bien vemos que el ruido genera una gran degradación en la fidelidad, su efecto en el recurso de enredo resulta ser mucho más débil, por lo que se puede retener más del 70 % del recurso para los estados de Bell con el máximo enredo, incluso en una condición de mucho ruido donde la fidelidad del estado cae. a alrededor del 20%.

► datos BibTeX

@article{Ryu2022explorando, doi = {10.22331/q-2022-10-06-827}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2022-10-06-827}, title = {Explorando el recurso de entrelazamiento en {S}i sistemas de puntos cuánticos con enfoque de cuasiprobabilidad operativa}, autor = {Ryu, Junghee y Ryu, Hoon}, diario = {{cuántico}}, número = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volumen = {6}, páginas = {827}, mes = octubre, año = {2022} }

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