Integrales de caminos para caracterizar y controlar efectos de decoherencia no- estacionarios mediante un sensor cuántico

Abstract

El procesamiento confiable de la información cuántica es un hito clave para el desarrollo de tecnologı́ascuánticas. Para ello es necesario caracterizar fuentes de decoherencia inducidas por sistemas que se encuen-tran fuera de equilibrio, cuya información pueda ser extraı́da por sensores cuánticos. Ésta caracterizaciónes además necesaria para diseñar el control óptimo de dispositivos cuánticos para mitigar la pérdida de suinformación cuántica. En este trabajo, introducimos un formalismo basado en integrales de caminos paracaracterizar ruidos fluctuantes no-estacionarios que generan decoherencia en un sensor cuántico [1]. Encon-tramos la solución para el decaimiento por decoherencia generado por procesos Gaussianos no-estacionarios.El resultado obtenido extiende la validez de la fórmula universal para el decaimiento por defasaje de sistemascuánticos abiertos que depende solo de la superposición entre la densidad espectral del ruido ambiente y deuna función filtro generada por el control ejercido sobre sistema cuántico. Esto permite aplicar técnicas dedesacoplamiento dinámico, diseñadas para entornos estacionarios, a entornos no-estacionarios y medir sudensidad espectral. La extensión al caso de ruido no-estacionario, se basa en que su densidad espectral quedadefinida por la inversa de un operador kernel del ruido fluctuante y de su base de autovectores, que define losmodos del ruido. Mostramos también resultados relevantes para una amplia clase de ruidos no-estacionarios:los ruidos locales en el tiempo, donde las funciones de correlación del ruido están determinadas por restric-ciones a las derivadas de los caminos posibles del ruido fluctuante. Discutimos propiedades espectrales yde no Markovianeidad junto con la implementación del formalismo para tratar entornos que están fuera deequilibrio como consecuencia de un quench y un ruido cuyas fluctuaciones ocurren sólo cerca de un instantede tiempo. Mostramos que nuestros resultados proveen una tecnologı́a cuántica para sondear las propiedadesespectrales y mitigar los efectos de decoherencia de entornos fuera de equilibrio, no-estacionarios.