Estudio de correlaciones cuánticas de qubits en cavidades remotas: procesos bifotónicos vs unifótonicos en cada cavidad

Study of quantum correlations of qubits in remote cavities: biphotonic vs uniphotonic processes in each cavity

En este trabajo se estudian las correlaciones cuánticas, entrelazamiento y discordia, de dos qubits ubicados cada uno en su respectiva cavidad, las cuales interactúan con un reservorio común. Cada qubit interactúa con su respectiva cavidad mediante la emisión/absorción de dos fotones correlacionados (bi-fotón). Inicialmente, los átomos se consideran en un estado tipo Bell diagonal y las cavidades en estado vacío. Se calcula la evolución de las correlaciones y, para el modelo con interacciones bifotónicas sin pérdidas de fotones a través de la cavidad, se encuentra el efecto de congelamiento de las correlaciones. Cuando hay pérdidas unifotónicas o bifotónicas hacia el reservorio se evidencia un decaimiento de las correlaciones. Se nota que los qubits se encuentran entrelazados en un lapso de tiempo más largo cuando se considera interacciones y pérdidas bifotónicas.

1. INTRODUCCIÓN

Las correlaciones cuánticas se han convertido en una herramienta clave para el estudio de la información, la criptografía y la teleportación cuántica, entre otras. Los estados cuánticos proporcionan nuevas formas de procesamiento de la información y comunicación sin análogos en la información clásica. El recurso esencial para la mayoría de estas aplicaciones son los estados entrelazados [1]. Sin embargo, el entrelazamiento es una propiedad difícil de alcanzar e incluso, cuando se logra, suelen ser estados cuánticos muy inestables, vulnerables bajo los efectos de cualquier proceso disipativo como resultado del acoplamiento al medio ambiente [2].

La dinámica de la decoherencia clásica y cuántica ha estimulado un gran interés en la investigación de los fenómenos de cambios repentinos en las correlaciones para diferentes sistemas físicos. Durante los últimos años, un esfuerzo intenso se ha centrado en explicar la naturaleza de las transiciones repentinas y los efectos de congelación de las correlaciones cuánticas y las condiciones bajo las cuales ocurren tales transiciones. Además, desde la perspectiva de las aplicaciones, la eficiencia con la que se podrían diseñar estos fenómenos en tecnologías cuánticas también es una cuestión de interés [3].

2. Modelo

Se consideran dos átomos de dos niveles localizados cada uno, en cavidades no interactuantes, las cuales interactúan con un reservorio común.