Complex systems in quantum technologies

Abstract

En esta Tesis, se propone una serie de protocolos de información cuántica, analizando la viabilidad con la tecnología actual, en plataformas de iones atrapados y circuitos superconductores. Encontramos que los protocolos propuestos tienen que adaptarse a las ventajas e inconvenientes de cada plataforma. Se prueba que un qubit protegido, basado en una representación dual de una cadena fermiónica topológica, puede ser codificado en un sistema de trampa de iones, debido a sus propiedades específicas. Se analiza la simulación cuántica de fermiones, encontrando una mayor eficiencia debido a puertas colectivas que son realizables con la tecnología de iones atrapados. Dentro de este espíritu, estimamos las posibilidades de los circuitos superconductores de simular modelos de espines, sistemas fermiónicos y bosónicos. Extendemos estos conceptos a la simulación cuántica de sistemas dinámicos clásicos, encontrando que una simulación de la dinámica de Boltzmann discreta puede ser codificada en sistemas acoplados de qubits con bosones. Estos son los primeros pasos para explorar las simulaciones de dinámica de fluidos en un ordenador cuántico.