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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2579| Estudio de esquemas de control con algoritmos genéticos en la comunicación de información cuántica Study of quantum control schemes with genetic algorithms applied to quantum communication protocols | |
| Francisco Antonio Domínguez Serna | |
| Fernando Rojas Iñiguez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Control cuántico, Algoritmos genéticos, Teleportación, Código super denso, Quantum control, Genetic algorithms, Teleportation, Superdense coding | |
| En este trabajo estudiamos esquemas de control aplicados en la optimización de transferencia de información en los protocolos de comunicación cuántica: teleportación y código súper denso, los cuales requieren un estado de máximo entrelazamiento. Asimismo se caracterizaron los estados de entrelazamiento máximo que se presentan en un sistema híbrido de carga y espín de 2 × 3 grados de libertad. Los protocolos fueron modelados en arreglos de puntos cuánticos, con tuneleo, energías de sitio e interacciones dependientes del tiempo, que son optimizadas utilizando algoritmos genéticos para maximizar entrelazamiento y fidelidad de transmisión. Los diferentes modelos que se estudiaron están compuestos por un Hamiltoniano del sistema que es constante, y otro dependiente del tiempo. En el primero se incluye la interacción espín-´orbita tipo Dresselhaus para generar estados híbridos, y en el segundo se incluyen las energías de sitio y transiciones entre sitios dependientes del tiempo como pulsos modelados mediante formas de onda gaussianas, cuyos parámetros (altura, dispersión y desplazamiento respecto a t = 0) forman el control que nos permite llevar al sistema al estado final buscado. Como primer modelo, caracterizamos el entrelazamiento de un sistema de 2 × 3 grados de libertad modelado en un triple punto cuántico lateral con interacción espín ´orbita en el que se coloca un electrón, con los coeficientes de la función de onda como parámetros de control. Esto nos permite encontrar todas las funciones de onda posibles de máximo entrelazamiento, las que se grafican utilizando un mapa auto organizado. Modelamos también el sistema de forma dinámica partiendo de una condición inicial y buscamos los estados de máximo entrelazamiento que se generan con el tuneleo de espín constante únicamente como parámetro de control. En particular se encontró que el sistema adquiere un comportamiento cíclico entre grados de entrelazamiento nulo y entrelazamiento máximo desde una localización bien definida del electrón hasta una distribución espacial de máxima simetría. Como segundo modelo, estudiamos el protocolo de teleportación cuántica utilizando un doble punto cuántico con un electrón para establecer el sistema de máximo entrelazamiento híbrido de carga y espín compartido entre Alice y Bob. Se generó dicho estado, empleando la optimización mediante algoritmos genéticos de la misma forma que para el caso del entrelazamiento. Alice posee además otro punto cuántico de espín que representa el qubit que desea transmitir, el cual puede interactuar electrostáticamente con el electrón que forma parte del estado compartido con Bob. Se demostró que el control de la interacción de intercambio de espín J(t) permite la transferencia de información. Se describe una serie de etapas que permiten implementar el protocolo de teleportación en el sistema propuesto, las cuales son: generación de un estado de máximo entrelazamiento híbrido, transferencia de información mediante la interacción de intercambio, control de tuneleo para realizar rotaciones de espín y control de energías de sitio para maximizar la fidelidad. El modelo propuesto se puede implementar para cualquier superposición de espín que se desee transferir con una fidelidad del 99.27%. Finalmente, como tercer modelo, estudiamos el protocolo código súper denso en un doble punto cuántico híbrido de carga y espín. Partimos del estado de máximo entrelazamiento generado para el protocolo de teleportación, sobre el que se realizaron las transformaciones unitarias de Pauli con las energías de sitio y tuneleos dependientes del tiempo. Obtuvimos la forma de los pulsos a aplicar que permite realizar las operaciones de Pauli llevando al sistema a los cuatro estados de la base de Bell hibrida. | |
| CICESE | |
| 2011 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Domínguez Serna, F. A.2011.Estudio de esquemas de control con algoritmos genéticos en la comunicación de información cuántica.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.132 pp. | |
| OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
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