Control del caos cuántico mediante estrategias de Parrondo en hardware cuántico de escala intermedia ruidoso

Área de la Ciencia:

• Computación Cuántica
• Caos Cuántico
• Ciencia de la Información Cuántica

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas de escala intermedia ruidosas (NISQ) están avanzando, acercándose a las capacidades de las supercomputadoras clásicas para tareas específicas.
• El caos cuántico, un fenómeno complejo, presenta desafíos y oportunidades para la computación cuántica.

Objetivo del estudio:

• Explorar y controlar el caos cuántico en sistemas NISQ.
• Implementar paseos cuánticos de tiempo discreto (DTQWs) en grafos cíclicos para el control del caos.
• Investigar la transición del caos cuántico al orden utilizando la estrategia de la paradoja de Parrondo.

Principales métodos:

• Utilizó paseos cuánticos de tiempo discreto (DTQWs) en grafos de ciclo de 3 y 4.
• Empleó la transformada cuántica de Fourier para optimizar la implementación de paseos cuánticos en hardware NISQ.
• Aplicó la estrategia de la paradoja de Parrondo para controlar experimentalmente la dinámica del caos cuántico.
• Investigó las mejoras de fidelidad utilizando pulsos de desacoplamiento dinámico en grafos de ciclo de 3.

Principales resultados:

• Demostró con éxito la transición del caos cuántico al orden en grafos impares (ciclo de 3) y pares (ciclo de 4).
• Logró una evolución cuántica de alta fidelidad en grafos de ciclo de 4.
• Observó una mejora significativa de la fidelidad para grafos de ciclo de 3 con desacoplamiento dinámico.
• Validó el enfoque en tres dispositivos NISQ diferentes.

Conclusiones:

• Desarrolló un método práctico para sondear y controlar la dinámica caótica cuántica en hardware cuántico real.
• Sentó las bases para futuros algoritmos cuánticos y protocolos criptográficos que aprovechan los paseos cuánticos.
• Destacó el potencial de los dispositivos NISQ para estudiar fenómenos cuánticos complejos.