Integrales de camino para entender espectros del ruido medidos por un sensor cuántico

MARTIN KUFFER; ANALÍA ZWICK; GONZALO A. ÁLVAREZ

Encuentro; Encuentro Anual del INN 2020; 2020

Instituto de Nanociencia y Nanotecnología

Los sensores cuánticos forman parte de las nuevas tecnologías cuánticas. El gran desafío es utilizarlos para describir estructuras de macromoléculas y sus dinámicas. En este trabajo, introducimos un nuevo enfoque basado en integrales de caminos para caracterizar el entorno de un sensor cuántico. Consideramos un spin ½ como sensor que experimenta decoherencia, i.e. decaimiento de su señal, por los efectos del ambiente caracterizado por un campo aleatorio. La distribución de probabilidad del campo aleatorio es determinada por un operador diferencial que aparece en la integral de caminos que define condiciones de contorno para las derivadas temporales del campo. La inversa de dicho operador describe el espectro de ruido asociado a la transformada de Fourier de la función correlación del campo fluctuante inducido por el ambiente. Esto define con interpretaciones físicas simples una serie de espectros de ruido. Nos permite además considerar ruidos generados por un ambiente no-Markoviano. Esta herramienta nos permitió describir el espectro del ruido generado por un ambiente de muchos espines interactuantes en experimentos por resonancia magnética nuclear de estado sólido [1-3]. Todavía no existe una descripción general para predecir los espectros del ruido generado por los entornos de un sensor cuántico, por lo que esto contribuye a allanar el camino para generar herramientas para el uso de éstos sensores.[1] G. A. Álvarez, and D. Suter, Phys. Rev. Lett. 107, 230501 (2011)[2] M. Kuffer and G. A. Álvarez, Sensores Cuánticos: Espectroscopía de Ruido de Coherencias Cuánticas, Informe de Laboratorio Avanzado 2019, Instituto Balseiro.[3] M. Kuffer, A. Zwick and G. A. Álvarez, A path integral approach for quantum noise spectroscopy, In preparation.