Observando trayectorias cuánticas únicas de un bit cuántico superconductor

Área de la Ciencia:

• La física cuántica es la física cuántica.
• Ciencias de la información cuántica Ciencias de la información cuántica.
• Circuitos superconductores en circuitos superconductores.

Sus antecedentes:

• Los sistemas cuánticos pierden sus estados de superposición debido a las interacciones ambientales, un proceso llamado decoherencia.
• La decoherencia transforma los estados cuánticos puros en mezclas estadísticas, lo que limita la computación cuántica y el procesamiento de la información.
• La medición ambiental en tiempo real ofrece una vía potencial para mantener la pureza cuántica y controlar la evolución del sistema.

Objetivo del estudio:

• Demostrar experimentalmente la mitigación de la incoherencia a través del monitoreo ambiental.
• Para rastrear trayectorias cuánticas individuales de un qubit superconductor en tiempo real.
• Para validar las teorías de retroalimentación cuántica y explorar nuevos mecanismos de control cuántico.

Principales métodos:

• Utilizando mediciones débiles para controlar un qubit superconductor dentro de una cavidad de microondas.
• Emplear un amplificador paramétrico casi limitado cuánticamente para medir selectivamente la fase o la amplitud del campo de la cavidad.
• Realizar tomografía de estado cuántico para verificar las trayectorias cuánticas seguidas en la esfera de Bloch.

Principales resultados:

• Rastreó con éxito las trayectorias cuánticas individuales del qubit superconductor.
• Demostró que el monitoreo ambiental mitiga efectivamente la incoherencia.
• Se verificó el confinamiento de las trayectorias cuánticas a rutas específicas en la esfera de Bloch.

Conclusiones:

• El monitoreo ambiental es una estrategia viable para combatir la incoherencia en los sistemas cuánticos.
• Los resultados experimentales validan las estadísticas bayesianas para el control de retroalimentación cuántica.
• El estudio abre caminos para la implementación de la dirección cuántica para la manipulación remota del estado cuántico.