Sensores Cuánticos: Observando efectos de localización con ecos de reversión temporal

GONZALO A. ALVAREZ; FABRICIO LOZANO; AGUSTIN DALL'ALBA; ANALIA ZWICK

Buenos Aires

Congreso; RAFA, 103nd National meeting of the Argentinian Physics Association; 2018

AFA Argentinian Physics Association

La observación y el control de sistemas cuánticos como fotones, electrones onúcleos se pueden utilizar para almacenar y manipular información en tecnologı́asemergentes. Estas tecnologı́as cuánticas incluyen un nuevo tipo de computadoras, lasllamadas computadoras cuánticas, que serán cualitativamente más rápidas que lascomputadoras más potentes actualmente disponibles. Estos nuevos tipos de compu-tadoras permiten la simulación de sistemas complejos que consisten en muchos com-ponentes, como sistemas biológicos u otros dispositivos cuánticos. Un desafı́o pen-diente que necesita ser superado para desarrollar estas tecnologı́as es que uno necesitacontrolar muchos sistemas cuánticos interactuantes. Los efectos cuánticos son extre-madamente sensibles a las perturbaciones externas, que hacen que sus caracterı́sticascuánticas desaparezcan muy rápidamente, y este problema crece dramáticamente con el tamaño del sistema. Mostraré que la creación controlada de estados cuánticos pue-de manifestar un nuevo tipo de transición de fase en el comportamiento dinámicocoherente del sistema cuántico [1]. Usando la resonancia magnética nuclear (RMN)en un sistema de espines de estado sólido a temperatura ambiente, de repente en-cendemos una interacción entre espines nucleares que comienza a correlacionarlos [2,3]. Como resultado, el sistema colectivo es conducido a una superposición cuántica.A medida que el tiempo evoluciona, el número de espines correlacionados aumentay consecuentemente la extensión del estado cuántico coherente crece en el espacio.Descubrimos que dependiendo de la fuerza de una perturbación externa controlada,la propagación en el espacio de las correlaciones cuánticas sufre una transición deuna ?difusión?deslocalizada a una localizada. Utilizando ecos de reversión temporal,observamos que este efecto se manifiesta modificando las tasas de decoherencia ha-ciéndola más lenta cuando la dinámica esta localizada [4]. Estos resultados muestranque, para crear de forma controlada grandes estados cuánticos, se necesita reducir laintensidad de una perturbación por debajo de un umbral dado. Sólo debajo de esteumbral el sistema cuántico puede controlarse para expandir las correlaciones en elespacio de forma indefinida.[1] G. A. Álvarez, D. Suter, and R. Kaiser, Science 349, 846 (2015).[2] G. A. Álvarez and D. Suter, Phys. Rev. Lett. 104, 230403 (2010); Phys. Rev. A84, 012320 (2011).[3] G. A. Álvarez, R. Kaiser, and D. Suter, Ann. Phys. (Berlin) 525, 833 (2013).[4] G. A. Álvarez, R. Kaiser, and D. Suter. In Preparation (2018).