Ruido y un solo qubit

Un qubit formado por un único ión atrapado pierde coherencia en un ambiente ruidoso. Unos investigadores han convertido esta molestia en una herramienta útil: mediante la observación de su espin, han podido medir como varían las fuentes de ruido con la frecuencia. Hasta ahora, los analizadores de espectro de un único qubit solo habían sido estudiados para casos en los cuales el ruido externo apenas perturbaba al ión. Ahora, un equipo de investigadores a informado de un dispositivo de un único qubit en el cual el acoplamiento del ruido es fuerte, descubriendo que dichas condiciones resultan en una mejor resolución espectral.

La espectroscopía de decoherencia descansa sobre el hecho de que un sistema cuántico modulado en una frecuencia particular es altamente sensible al ruido en dicha frecuencia. Variando la modulación de la frecuencia, el espectro del ruido puede ser mapeado. Si la fuente de ruido es demasiado fuerte, sin embargo, el método falla. Los investigadores mostraron teóricamente que el análisis de espectro bajo esas condiciones es aún posible si si la fuente de sonido consiste en frecuencias discretas. Para probar la idea, los científicos usaron un único ión de estroncio atrapado para analizar los ruidos campos magnéticos de fondo generados por las lineas de corriente de su laboratorio, siendo capaces de detectar los picos de frecuencia en el ruido magnético de ambiente con una resolución de factor 10 veces mejor del esperado en mediciones de acoplamiento débil.

El equipo de investigación sugiere numerosas aplicaciones para su analizador de un solo espin, incluyendo mediciones de ondas cerebrales con magnetoencefalografía y detección de campos cerca de qubits centro nitrógeno-vacante en diamante.

Via physics.aps