Dinámica de un ensamble como evolución de un estado puro entrelazado

ERNESTO P. DANIELI; GONZALO A. ÁLVAREZ; PATRICIA R. LEVSTEIN; HORACIO M. PASTAWSKI

Córdoba, Argentina

Simposio; Quantum symposium. Time of Challenges: Harnessing the Uncertainties of the Quantum World (with the presence of Ahmed Zewail, Novel Price in Chemistry,1999); 2005

La evolución cuántica de un sistema de espines 1/2 de dimensiones moleculares está cobrando interés por sus potenciales aplicaciones en el campo del procesamiento de la información cuántica. Aunque el máximo provecho se obtendría evolucionando estados cuánticos puros, la dificultad de su realización experimental y control de su dinámica estimula alternativas como la computación cuántica con estados mezcla [N. A. Gershenfeld and I. L. Chuang, Science 275, 350 (1997)]. Este es el caso de un ensamble de espines a altas temperaturas, típico en RMN. La evolución de este estado se obtiene promediando las dinámicas individuales de cada componente del ensamble, que al ser tantas como la dimensión del espacio de Hilbert, requieren mucho tiempo de cálculo. En este trabajo proponemos un método que utiliza un único estado inicial puro entrelazado, compuesto por la superposición con fases aleatorias de los elementos puros que conforman la mezcla. Esto disminuye drásticamente el tiempo de cálculo reproduciendo la evolución del ensamble. El hecho de que la evolución de la mezcla y el estado entrelazado coincidan radica en que las coherencias del estado puro se autocancelan debido a las fases aleatorias. Al permitir simulaciones, hasta ahora inaccesibles, de experimentos concretos, nuestro método constituye una aplicación práctica del paralelismo cuántico.