Examinando por Materia "Sistemas cuánticos abiertos"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Dinámica cuántica de sistemas supramoleculares derivados de triarilamina en el régimen no-markoviano
    (2023-07-13) Vertel Nieto, Alonso de Jesús; Susa Quintero, Cristian E.
    El objetivo principal de este trabajo es estudiar, bajo los fundamentos de la Mecánica Cuántica, la dinámica de sistemas supramoleculares compuestos por moléculas de Triarilamina, las cuales interactúan fuertemente con un entorno polar (Anisol). La interacción fuerte entre las moléculas está regida por la interacción dipolar, que depende de la distancia de separación entre ellas y la orientación que tengan dentro de la estructura. Para resolver la dinámica abierta se utiliza la técnica de Ecuaciones Jerárquicas de Movimiento (HEOM), donde se considera un sistema cuántico de cuatro niveles de energía que interactúa con un entorno bosónico. La dinámica disipativa del sistema es estudiada desde el régimen Markoviano, donde la aproximación de Born-Markov es válida, al no-Markoviano donde la interacción sistema-entorno es fuerte y los efectos de memoria tienen un papel fundamental en la evolución del sistema. Inicialmente se estudia la dinámica sin tener en cuenta la aplicación de un láser externo sobre el sistema para diferentes estados iniciales, luego se muestran los efectos que tiene el láser en el comportamiento del sistema, así como también se realiza un análisis detallado de la dinámica del sistema a bajas y altas temperaturas. Se muestra que el sistema se ve favorecido cuando se asume que las moléculas se encuentran inicialmente en un estado entrelazado, esto debido a que los fenómenos cuánticos, como la coherencia, permanecen durante más tiempo.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio comparativo de dos correlaciones cuánticas tipo discordia en sistemas de qubits
    (2021-10-12) Vega Benítez, Hernán Israel; Susa Quintero, Cristian Edwin
    Uno de los aspectos más importes en el contexto de información cuántica del cual hacen uso las llamadas tecnologías cuánticas, es el de correlaciones cuantías. En particular, el denominado entrelazamiento cuántico (traducción acogida para el termino Entanglement), que ha sido arduamente estudiado como una correlación intrínseca de estados cuánticos, y como recurso físico para desarrollo de protocolos de información y computación cuántica [2]. Sin embargo, desde el año 2000 los reportes sobre nuevas correlaciones cuánticas más generales que el entrelazamiento, originalmente denominada discordia cuántica [3] abrieron todo un campo de investigación. Dado que estas correlaciones son importantes, no solo desde un punto de vista teórico de su definición y propiedades, sino también desde una perspectiva de aplicación como recurso cuántico para futuras tecnologías, y que estas dependen de medidas locales realizadas sobre las partes del sistema haciendo que existan muchas formas de definir correlaciones tipo discordia cuántica, esto es gracias a que en mecánica cuántica se cuenta con diversas transformaciones locales, como por ejemplo; transformaciones unitarias, medidas de von Neumann, proyecciones, etc [4]. En este trabajo se presenta un estudio comparativo de dos cuantificadores de correlaciones tipo discordia cuántica; una definición inducida de la información mutua (a la que originalmente se le atribuye el nombre de discordia), y una definición basada en coherencia, que denominaremos potencia de interferometría. La comparación se hace sobre las definiciones y propiedades de los cuantificadores. Específicamente se realizó una comparación sistemática de la discordia original y la potencia de interfermetría sobre estados mezclados como sigue: i) estados combinados con ruido blanco, en el que uno de los componentes de la mezcla es el operador identidad, ii) mezcla de dos estados cuánticos correlacionados, y iii) mezcla de un estado correlacionado con un estado producto. Los tres casos pueden parametrizarse con un único parámetro p con 0 ≤ p ≤ 1. La variación del parámetro, modela de forma sencilla la acción de canales de ruidos que transforman un estado cuántico en otro. Sin embargo, aquí no nos interesamos por modelar un ruido en específico, sino en estudiar el comportamiento de las correlaciones en los casos establecidos, donde observamos sus definiciones, algunas de sus propiedades y la forma de calcularlas para estados cuánticos de dos qubits, los resultados ilustran el comportamiento de éstos dos cuantificadores, los cuales toman valores diferentes para estados mezclados. También, se realizó el estudio comparativo del comportamiento de los dos cuantificadores en la evolución de estados cuánticos de qubits en un entorno disipativo, los resultados ilustran el efecto sobre éstos dos cuantificadores debido a la interacción con un reservorio, cuyos parámetros son controlados dentro del régimen de Born-Markov.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Implementación de redes neuronales informadas por la física para resolver la dinámica controlada de sistemas cuánticos
    (Universidad de Córdoba, 2025-01-17) Patiño Buendía Luis Miguel; Susa, Cristian; López Ortiz, Javier del Cristo; Maya Taboada, Héctor
    Este trabajo aborda el estudio de la dinámica controlada de sistemas cuánticos, tanto aislados como abiertos, mediante una estrategia de optimización basada en redes neuronales de aprendizaje profundo. Estas redes integran las ecuaciones físicas del sistema como información de entrada para predecir controles coherentes que guían la evolución temporal hacia estados cuánticos específicos. Este enfoque es esencial para simular operaciones como las compuertas lógicas cuánticas, fundamentales en la mayoría de las tecnologías actuales de computación cuántica. En particular, se logró determinar un conjunto único de controles que actúa sobre un sistema de dos qubits preparado con múltiples estados iniciales, reproduciendo el efecto de la compuerta cuántica de negación controlada CNOT. Para alcanzar este objetivo, se construyó una red neuronal profunda utilizando el framework de computación con tensores PyTorch. La red es adaptable, permitiendo ajustar la cantidad de elementos de entrada y salida, así como su complejidad, según las dimensiones y características del sistema cuántico a resolver. Los resultados obtenidos demuestran que las redes neuronales informadas por la física pueden generar funciones de control suaves y de baja amplitud, que conducen al sistema hacia un estado objetivo en un tiempo significativamente menor en comparación con su evolución natural. Asimismo, se verificó que los controles predichos por las PINN producen dinámicas de alta fidelidad en los estados cuánticos al finalizar la simulación. También, se concluyó que es posible identificar un conjunto único de controles óptimos para sistemas cuánticos con diversos estados iniciales. Finalmente, se observó que para un sistema cuántico de dos qubits, la implementación de la compuerta cuántica CNOT en un escenario aislado ofrece una fidelidad significativamente mayor en comparación con un escenario abierto sometido a un canal de amortiguamiento de amplitud, como ocurre en procesos de emisión espontánea.