Lógica cuántica híbrida y una prueba de la desigualdad de Bell utilizando dos isótopos atómicos diferentes

Área de la Ciencia:

• Mecánica Cuántica
• Procesamiento de información cuántica
• Física atómica

Sus antecedentes:

• El entrelazamiento es una propiedad cuántica fundamental para el procesamiento de información cuántica (QIP).
• Los experimentos anteriores generaron estados entrelazados utilizando partículas idénticas o métodos anunciados.
• El entrelazamiento híbrido con partículas no idénticas siguió siendo un desafío significativo.

Objetivo del estudio:

• Generar y caracterizar de manera determinista un estado híbrido entrelazado de dos qubits de iones atrapados con diferentes isótopos.
• Para realizar una prueba de desigualdad de Bell en este nuevo estado entrelazado.
• Para demostrar el potencial de la lógica cuántica de especies mixtas para la computación cuántica.

Principales métodos:

• Utilizó una puerta lógica cuántica determinista de dos qubits impulsada por láser.
• Se utilizan iones atrapados de dos isótopos diferentes de calcio, (40) Ca ((+) y (43) Ca ((+).
• Realizó una tomografía cuántica completa y probó la desigualdad de Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) Bell.

Principales resultados:

• Se logró un estado híbrido enredado máximo de (40) Ca ((+) y (43) Ca ((+) qubits con un 99,8% de fidelidad.
• Violado la desigualdad CHSH Bell por 15 desviaciones estándar, cerrando el agujero de detección.
• Demostró la viabilidad de la lógica cuántica de especies mixtas en iones atrapados.

Conclusiones:

• La lógica cuántica de especies mixtas es una técnica poderosa para construir computadoras cuánticas de iones atrapados.
• El mecanismo de enredado desarrollado puede aplicarse a diferentes elementos atómicos, reduciendo los errores.
• Este enfoque es esencial para lograr la corrección de errores cuánticos tolerantes a fallos y la computación cuántica de propósito general.