Amplificando información de sensores cuánticos con el efecto zenon cuántico
La mecánica cuántica introdujo fenómenos novedosos, cuyo aprovechamiento permite una potencial mejora de las tecnologías respecto de aquellas que no cuentan con ellos. Estas tecnologías son denominadas las \tecnologías cuánticas", que engloban la computación cuántica, criptografía cuántica,...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2021
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/948/1/Ronchi.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | La mecánica cuántica introdujo fenómenos novedosos, cuyo aprovechamiento permite
una potencial mejora de las tecnologías respecto de aquellas que no cuentan con
ellos. Estas tecnologías son denominadas las \tecnologías cuánticas", que engloban la
computación cuántica, criptografía cuántica, comunicación cuántica y a los sensores
cuánticos. En el caso de los sensores cuánticos, sus propiedades cuánticas son utilizadas
como recurso para el proceso de estimación de magnitudes (parámetros) de interés.
La máxima precisión admisible, lo que se llama información, depende fuertemente del
esquema de control implementado en el sensor [11].
En particular, dado que en la cuántica, las mediciones afectan al estado del sistema,
éstas representan un recurso disponible para definir el esquema de control. El
efecto Zenón cuántico congela la evolución del sistema sensor a través de mediciones
proyectivas frecuentes, mientras que el efecto anti-Zenón cuántico acelera su evolución
temporal. En ambos casos, el control consiste de mediciones estroboscópicas cada algún
intervalo de tiempo y ha demostrado ser una herramienta de control de la señal de un
espín al que utilizaremos como sensor. En particular, se encontró experimentalmente
que esta forma de control reduce la cantidad de parámetros involucrados en la dinámica
[17] y, en determinadas circunstancias mejora su precisión [11].
En este trabajo, con el objetivo de desarrollar un marco teórico base, consideramos
el control por mediciones proyectivas de sistema de dos niveles regido por un Hamiltoniano
independiente del tiempo, para estimar el acople entre los dos niveles. Este
modelo posee los elementos escenciales presentes en dinámicas cuánticas más complejas
para evaluar la información extraíble utilizando el efecto Zenón cuántico. El acople
entre niveles induce una dinámica oscilatoria de intercambio de excitación entre un
nivel y otro, mientras que la separación de energía representa un \offset", poniendo
al sistema fuera de resonancia. Encontramos que el tiempo óptimo entre mediciones
proyectivas para maximizar la información depende de la intensidad del offset. Para
valores altos de offset, cuyo valor está denido por el tiempo de evolución del sensor,
las mediciones proyectivas son más efcientes para estimar el acople. Denominamos este
concepto amplicación de información a través del efecto Zenón cuántico. Ejemplicamos
este principio mediante la particularización de este desarrollo a sistemas de interés
práctico. También presentamos un mecanismo de medición alternativa, donde el colap
so del sistema es causado por la interacción con un ambiente ruidoso. Recuperamos en
estas circunstancias los resultados obtenidos bajo la suposición de proyección ideal, y
exploramos la posibilidad de utilizar el colapso parcial inducido por este ambiente bajo
cortos tiempos de interacción como herramienta para medir parámetros del ambiente
eficientemente y de forma no invasiva. |
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