Sensores cuánticos para medir estados fuera de equilibrio

Abstract

Contributed Talk at CUANTOS 5El desarrollo de sensores cuánticos para monitorear procesos a escalas atómicas y nanométricas es un paso clavepara el despliegue de tecnologías cuánticas. Se han desarrollado ampliamente varios protocolos para extraerinformación de entornos del sensor que están en equilibrio termodinámico. Sin embargo, a esas escalas, el entornose encuentra intrínsecamente fuera de equilibrio, lo que exige nuevos paradigmas para detectarlos con sensorescuánticos. Recientemente introducimos un marco teórico general utilizando integrales de caminos para utilizarun sensor cuántico para detectar la dinámica de no equilibrio de su entorno [1]. En este trabajo implementamoseste marco para monitorear un estado fuera de equilibrio en el ambiente del sensor. Mostramos que la formaconvencional de medir la tasa de decaimiento de un sensor cuántico [2,3] no brinda ninguna información sobreel quench en su entorno, ya que solo manifiesta el comportamiento estacionario. En cambio, demostramos quela información de no-equilibrio está codificada en un “desplazamiento” del decaimiento del estado del sensor.Mostramos que tanto los procesos fluctuantes estacionarios como los no estacionarios inducen un desplazamientodel decaimiento de la señal del sensor. Sin embargo los efectos en el decaimiento por los procesos estacionariosson invariantes bajo la simetría de inversión del tiempo de las secuencias de desacoplamiento dinámico [2,3]aplicadas al sensor, pero ésta simetría se rompe cuando el entorno es no estacionario. Por lo tanto, un diseñoadecuado de secuencias de control del sensor puede manifestar selectivamente en su decaimiento la informaciónno estacionaria inducida por el quench en el ambiente. Demostramos estos resultados con simulaciones cuánticasutilizando experimentos por resonancia magnética nuclear, donde el estado no estacionario está dado por unquench en el ambiente del sensor. Estos resultados proporcionan un nuevo paradigma de detección cuántica paradesarrollar tecnologías que utilicen sensores cuánticos como sondas de entornos fuera de equilibrio.