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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Educação Presencial
Modulação de Pulsos para Controle Aprimorado em Dispositivos Quânticos Baseados em RMN
GUSTAVO CAFE DE MIRANDA
DISSERTAÇÃO
19/01/2024

Neste trabalho, é fornecida uma revisão sobre os métodos de controle de qubit em computação quântica por RMN. É dada ênfase significativa à utilização de pulsos modulados para aprimorar o controle do qubit e a fidelidade de portas lógicas, discutindo como vários aspectos do controle do qubit podem ser otimizados: atenuação dos efeitos prejudiciais do ruído, como inomogeneidades no campo magnético, erros de calibração e compensação da largura espectral dos pulsos de RF. Uma atenção especial é dada ao emprego da análise de séries de Fourier no design de pulsos modulados para superar certos efeitos, como a Propriedade de Dilatação e o Fenômeno de Gibbs. Através da simulação de qubits de RMN e métodos de otimização, os melhores pulsos numéricos para sistemas homonucleares e heteronucleares são identificados. Embora numericamente, os pulsos alcancem alta fidelidade, seus resultados experimentais, conforme testados em Clorofórmio em um espectrômetro Varian de 500MHz, são considerados satisfatórios em média. Além disso, é fornecida uma discussão sobre sistemas quânticos abertos e matrizes de Choi. Foi desenvolvido um algoritmo determinístico para a Tomografia Quântica de Processos para acessar o ruído típico para qubits no espectrômetro. Matrizes de Choi experimentais foram então identificadas, e o ruído correspondente agora é incorporado na otimização dos pulsos. As reexecuções dos pulsos com a robustez de ruído incorporada não foram testadas no espectrômetro devido a limitações de tempo e foram deixadas para pesquisas futuras.

Controle Quantico Ótimo;RMN;Tomografia Quântica de Processos
In this work an oversight on qubit control methods in NMR quantum computing is provided. Significant emphasis is placed on the utilization of modulated pulses to enhance qubit control and logic gate fidelity, discussing how various aspects of qubit control can be optimized: mitigation of the detrimental effects of noise such as inhomogeneities in the magnetic field, calibration errors, and compensation of the spectral width of RF pulses. Special attention is given to the employment of Fourier series analysis in the design of modulated pulses to overcome certain effects, such as the Dilation Property and the Gibbs Phenomenon. Through simulation of NMR qubits and optimization methods, the best numeric pulses for both homonuclear and heteronuclear systems are identified. Although numerically, high fidelity is achieved by the pulses, their experimental results, as tested on Chloroform in a 500MHz Varian spectrometer, are found to be satisfactory on average. Moreover, a discussion on quantum open systems and Choi matrices is provided. A deterministic algorithm for Quantum Process Tomography was developed to access the typical noise for qubits in the spectrometer. Experimental Choi matrices were then identified, and the corresponding noise is now incorporated in the optimization of the pulses. Reruns of the pulses with the incorporated noise robustness were not tested in the spectrometer due to time limitations, and are left for future research.
Quantum Optimal Control;NMR;Quantum Process Tomography
1
176
INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
FIS - GUSTAVO CAFÉ DE MIRANDA.pdf

Contexto

FÍSICA
INFORMAÇÃO QUÂNTICA
-

Banca Examinadora

ROBERTO MENEZES SERRA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ROBERTO SILVA SARTHOUR JUNIOR Participante Externo
ROBERTO MENEZES SERRA Docente - PERMANENTE
CELSO JORGE VILLAS BOAS Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 29

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Empresas
Sim
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