Control coherente de retroalimentación de un solo qubit en diamante

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Sistemas Cuánticos de Estado Sólido
• Ingeniería de control cuántico

Sus antecedentes:

• El control de los sistemas cuánticos contra el ruido ambiental es crucial para las tecnologías cuánticas.
• Los métodos de control de circuito abierto como el desacoplamiento dinámico son comunes, pero tienen limitaciones.
• El control de retroalimentación, exitoso en sistemas clásicos, es un desafío en entornos cuánticos debido a las complejidades de la medición.

Objetivo del estudio:

• Implementar y demostrar un algoritmo de control de retroalimentación coherente para un qubit de espín de estado sólido.
• Para demostrar que este método de retroalimentación puede proteger a los qubits contra el ruido de desfase.
• Explorar el potencial del control de retroalimentación como una alternativa a las estrategias de control cuántico existentes.

Principales métodos:

• Utilizó un centro de vacío de nitrógeno en el diamante como un sistema de qubit de espín de estado sólido.
• Implementado un circuito de retroalimentación coherente que incluye un controlador cuántico auxiliar (ancilla).
• Operaciones de enredo empleadas para la adquisición de información y puertas condicionales para acciones de retroalimentación.

Principales resultados:

• Protegido con éxito el spin qubit de estado sólido contra el ruido intrínseco de desfase durante milisegundos.
• Demostró la capacidad de la retroalimentación coherente para proteger contra el ruido de Markovian, a diferencia de los métodos de circuito abierto.
• Demostró que el control de retroalimentación puede permitir las operaciones de la puerta al tiempo que proporciona protección.

Conclusiones:

• El control de retroalimentación coherente es una estrategia viable y efectiva para proteger la información cuántica en sistemas de estado sólido.
• Este método ofrece ventajas sobre el desacoplamiento dinámico y se acerca a la corrección de errores cuánticos sin grandes gastos generales de qubits.
• Se evaluó la solidez del protocolo, destacando una compensación entre la obtención de información y la protección de la incoherencia.