Às vezes, apagar corrige

Na PRFocus não vi nada de novo. Mas na PRL desta semana, tem o artigo que li: "Channel Correction via Quantum Erasure," por Francesco Buscemi que, apesar do nome, está no Japão: ERATO-SORST Quantum Computation and Information Project, Japan Science and Technology Agency, Daini Hongo White Building 201, 5-28-3 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan. Em um artigo de tirar o fôlego, nosso colega mostra que é possível corrigir totalmente um canal caso a informação do estado de input for completamente apagado da probe (o canal é suposto formado pela interação do sistema quântico com uma probe). Aqui, probe é o aparato de medida ou mesmo o ambiente, dependendo do grau de controle que tenhamos sobre a probe. O que ressalto aqui é que este artigo cita referências que talvez sejam muito interessantes para quem está curioso a respeito de todos esses conceitos atrelados à área de criptografia quântica.
Por hoje, foi tudo o que consegui fazer, estando também envolvido em uma banca de processo seletivo. O que eu não daria por poder estar em dois ou mais lugares ao mesmo tempo...

Hamilton-Jacobi, desigualdades de Bell, SQUIDs e RWA para acoplamento forte

Na PRFocus não há mudanças. Na PRL, há um artigo interessante e bastante geral: "Quantum Hamilton-Jacobi Theory," por Marco Roncadelli e L. S. Schulman. Os autores mostram como podem construir soluções da equação de Hamilton-Jacobi quântica, não linear em operadores, a partir do propagador da equação de Schrödinger associada. Há também um experimento em óptica quântica para mostrar violação das desigualdades de Bell no domínio espacial, que dizem ser inédito: "Experimental Violation of Bell's Inequality in Spatial-Parity Space," por Timothy Yarnall, Ayman F. Abouraddy, Bahaa E. A. Saleh e Malvin C. Teich. Há também o artigo: "Temperature Dependence of Coherent Oscillations in Josephson Phase Qubits," por J. Lisenfeld, A. Lukashenko, M. Ansmann, J. M. Martinis e A. V. Ustinov. Este é outro artigo experimental. Estes autores estudam a dependência com a temperatura de oscilações de Rabi e de franjas de Ramsey e qubits de fase supercondutores. Eles usam SQUIDs. Na parte de física atômica, molecular e óptica, tem um artigo com título interessante: "Generalized Rotating-Wave Approximation for Arbitrarily Large Coupling," por E. K. Irish.

Cadê minha vacina?

O destaque na PRFocus de hoje é sobre redes: "Connections Get You Everywhere, but Slowly." A maior conseqüência disto, ao meu ver, pelo que li, é que não é necessário realmente desconectar um portador de vírus do resto da rede de possíveis contagiados, mas apenas diminuir o número de contatos. Assim, se distribuíssemos vacinas para um número suficiente de cidadãos, ao invés de a todos, ainda assim uma epidemia poderia ser controlada, em princípio.
Em foco há também um tópico interessante para físicos: "Relativistic Thermodynamics." Aparentemente, termodinâmica relativística é um assunto polêmico e tem sido assim durante todo o tempo, desde o advento da teoria da relatividade.
Para quem gosta de Casimir effects, tem, na PRL, o artigo: "Casimir Forces between Arbitrary Compact Objects," por T. Emig N. Graham, R. L. Jaffe e M. Kardar. Pelo visto, o trabalho apresenta resultados analíticos! Deve ser bom para quem gosta disso.
Também tem um artigo sobre emaranhamento de múltiplas partes: "Regional Versus Global Entanglement in Resonating-Valence-Bond States," por Anushya Chandran, Dagomir Kaszlikowski, Aditi Sen(De), Ujjwal Sen e Vlatko Vedral. Estes autores clamam que estados de ligação ressonante de valência em redes bidimensionais ou de maior dimensão (suponho tridimensionais) são genuinamente emaranhados entre múltiplas partes, com poucos emaranhamentos de dois sítios apenas.
Se alguém se interessa por algoritmos quânticos, a PRL tem também o artigo: "Adiabatic Quantum Search Scheme With Atoms In a Cavity Driven by Lasers," por
D. Daems e S. Guérin. Trata-se de termos um objeto marcado no meio de um bocado de outros objetos em uma lista desordenada e desejarmos procurar pelo objeto marcado. Os autores promovem um algoritmo quântico de busca usando passagem adiabática em um sistema de lasers, cavidade e átomos.
E vou deixar a PRA para depois ainda.

China rules!

Nada novo na PRFocus hoje. Na PRL tem o artigo que li hoje: "Unitary Transformations Can Be Distinguished Locally," por Xiang-Fa Zhou, Yong-Sheng Zhang e Guang-Can Guo. São todos autores chineses, suponho, do Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, People's Republic of China. Eles demonstram um teorema que afirma ser possível identificar transformações unitárias não locais através de operações locais e comunicações clássicas. Por incrível que pareça, com a repetição finita de operações locais e comunicações clássicas, é possível discriminar operações unitárias de N partículas. Então, se um estado fatorado for adequadamente escolhido, basta rodar a operação desconhecida e medir o estado localmente, comunicando o resultado para os outros observadores que, por sua vez, medem localmente outras partículas. Com isso, os autores mostram como determinar a operação desconhecida, isto é, saber representá-la, especificando suas propriedades não locais. Não é incrível? Eu realmente li o paper de trás para frente e achei ótimo. Se ler de frente para trás for melhor ainda, me digam.
Ontem e hoje não olhei a PRA porque tenho gastado todo o meu tempo destinado a este blog lendo estes últimos dois artigos para melhor descrevê-los. Em breve, quando conseguir resistir à compulsão de ler antes, eu mandarei detalhes sobre a PRA.

Se pulsar, pulse otimamente...

Nada novo na Phys. Rev. Focus. Na PRL apareceu o artigo "Robust Optimal Quantum Gates for Josephson Charge Qubits," por Simone Montangero, Tommaso Calarco e Rosario Fazio. Os autores expõem um método de optimizar pulsos para poder realizar portas quânticas de dois qubits de carga em junções de Josephson. Consideram dois tipos de acoplamentos: capacitivo e por outra junção de Josephson. Eles, então, obtêm pulsos ótimos para ambos os casos. Como a optimização de pulsos para o caso de acoplamento capacitivo já foi aplicado a qubits supercondutores, os autores fazem mais neste caso: eles consideram ruído 1/f e mostram que os pulsos ótimos tornam a porta robusta contra o ruído e também incluem pulsos parcialmente deformados, mostrando a resiliência das portas otimizadas.

"Beam me up, Scotty!"

Nada mudou de sexta até agora na Phys. Rev. Focus. Na PRL, saíram alguns artigos sobre mecânica estatística, mas que não são de nosso interesse.
Na PRA, Rapid Comm. de quantum info, apareceu o artigo: "High-fidelity ion-trap quantum computing with hyperfine clock states," por L. Aolita, K. Kim, J. Benhelm, C. F. Roos e H. Häffner. Os autores dizem que, usando esta proposta, pode ser possível atingir o limiar de tolerância a faltas (fault-tolerant threshold) em portas lógicas para computadores de íons aprisionados.
Para quem gosta de transição quântica de fase, tem este artigo regular, na seção conceitos fundamentais: "Disentanglement of two qubits coupled to an XY spin chain: Role of quantum phase transition," por Zi-Gang Yuan, Ping Zhang e Shu-Shen Li. Dizem investigar a dinâmica de desemaranhamento, analítica e numericamente, além de analisar o scaling behavior na dinâmica. Bom para quem gosta!
E eis que temos also sobre teletransporte: "Teleportation of qubit states through dissipative channels: Conditions for surpassing the no-cloning limit," por Sahin Kaya Özdemir (na verdade, é Sahin com S-cedilha), Karol Bartkiewicz, Yu-xi Liu e Adam Miranowicz. O negócio deles é estimar limites de fidelidade para teletransporte através de canais dissipativos.
Para quem tem ânimo de estudar qudits, tem também: "Implementation of quantum operations on single-photon qudits," por Bing He János A. Bergou e Zhiyong Wang. Estes autores mostram que é possível, somente com óptica linear, implementar uma transformação linear geral de um photon qudit para outro. Eu realmente não quis saber o que isso quer dizer; quem sabe alguém me conta...
Só para provar que realmente olho na parte de óptica quântica, lá embaixão, há um artigo que poderia ser de quantum info: "Effects of frequency correlation in linear optical entangling gates operated with independent photons," por M. Barbieri. Entre outras coisas, este artigo lida com Bose-Einstein coalescence de fótons e parametric down conversion. É a tal de coalescência de fótons na superfície de um beam splitter que possibilita a construção de portas lógicas. Aparentemente, coalescência de fótons, neste caso, é quando eles se juntam por causa da estatística de Bose-Einstein que fótons obedecem. Vivendo e aprendendo...

A Química a serviço da humanidade

Na Phys. Rev. Focus de hoje, há links aos papers do ganhador do Nobel de química deste ano, Gerhard Ertl, dizendo que a pesquisa inclusive serviu para fazer os carros run cleaner. Good for us, ain't it? O interessante é que o nobelista publicou três PRL's sobre química de superfícies.
Por falar em PRL, não mudou nada na issue desta semana desde ontem.
Na PRA, em Rapids de quantum optics, saiu um artigo sobre transparência eletromagneticamente induzida: "Nanoscale resolution fluorescence microscopy using electromagnetically induced transparency," por D. D. Yavuz e N. A. Proite. Parece que isso deve servir para alguma coisa, afinal saiu na seção de Rapids...
Já na seção de conceitos fundamentais, artigos regulares, saiu um que achei bastante relevante: "Measuring complete quantum states with a single observable," por
Xinhua Peng, Jiangfeng Du e Dieter Suter. Eles dizem que podem fazer repetidamente a mesma medida e determinar o estado completo de um sistema. Para isto, eles usam um segundo sistema, chamado de "assistente", e fazem medidas sobre o sistema composto, isto é, fazem medidas sobre o sistema, cujo estado querem determinar, mais o assistente. Dizem discutir quais as condições para esta possibilidade. Este artigo parece bom, promete bastante.
Há também, na seção de quantum info, propriamente dita, um artigo curioso: "Discrimination between evolution operators," por T. Vértesi e R. Englman. Aparentemente, duas evoluções distintas acabam levando a estados ortogonais. Estes autores estudam esta ortogonalização. Pode acabar sendo útil saber disso, inclusive para mim, eventualmente.
Puxa! Parece que desta vez temos um bocado de artigos interessantes; tem mais este: "Optimal estimation of an unknown maximally entangled state with local operations and classical communication," por ShengLi Zhang, XuBo Zou, Ke Li, ChenHui Jin, e GuangCan Guo. Este artigo mostra como é possível maximizar a fidelidade de estimativa de um estado maximamente emaranhado, usando o que eles chamam de operações locais e comunicação clássica (LOCC, em inglês).
Finalmente, para quem estiver interessado, hoje apareceu o artigo "Braiding transformation, entanglement swapping, and Berry phase in entanglement space," por Jing-Ling Chen, Kang Xue, e Mo-Lin Ge. Aparentemente, dando uma olhada neste artigo, descobri que braiding operators são generalizações dos operadores de permutação de alguma forma; parece que há algumas relações de comutação para isso. De qualquer forma, para quem estiver interessado (e eu sei que há quem esteja!), os autores colocam sua Ref. [7] como crucial:
A. Y. Kitaev, Ann. Phys. N.Y. 303, 2 2003; e-print arXiv:quant-ph/9707021.
Por hoje é só!

É a memória do universo!

Enquanto a Phys. Rev. Focus continua igual, a PRL tem um artigo que valeu a pena ler: "Non-Markovian Effects on the Dynamics of Entanglement", por B. Bellomo, R. Lo Franco e G. Compagno. Neste artigo, os autores fazem algo extremamente elegante e bonito, com uma clareza de impor respeito! Eu me deleitei com a leitura de um assunto extremamente instigante: eles provaram que dois qubits, sem interagirem entre si, cada um acoplado localmente a seu ambiente, inicialmente emaranhados, podem ter um revival de emaranhamento, mesmo sofrendo morte súbita de emaranhamento! A condição é que cada par qubit + ambiente seja independente do outro par. Não há um ambiente comum a ambos. Eles fizeram um exemplo analiticamente solúvel, aplicável ao caso de um par de átomos de dois níveis, cada um em uma cavidade ressonante vazia, à temperatura zero. É incrível: a concorrência de Wooters fica zero (morte súbita) e, depois de um tempo, volta a assumir valores positivos! Claro, este comportamento depende de certos valores de parâmetros e, aposto, da distribuição espectral do reservatório (que eles tomam como uma lorentziana). Há muito o que aprender lendo este artigo, eu o recomendo fortemente!
Também na PRL, embora não seja de meu interesse, se usasse chapéu, eu o tiraria perante o artigo "Optical Dilution and Feedback Cooling of a Gram-Scale Oscillator to 6.9 mK", por Thomas Corbitt, Christopher Wipf, Timothy Bodiya, David Ottaway, Daniel Sigg, Nicolas Smith, Stanley Whitcomb e Nergis Mavalvala. Esses caras conseguiram refrigerar um espelho de um grama a 6.9 mK! Isto é achievement! Eles usaram a chamada realimentação ativa.
Ainda na PRL, tem um artigo sobre como proceder para gerar emaranhamentos macroscópicos de fótons: "Efficient Generation of Large Number-Path Entanglement Using Only Linear Optics and Feed-Forward", por Hugo Cable e Jonathan P. Dowling.
Na PRA apareceram vários artigos que turned me on. Vamos começar com "Casimir-Polder interatomic potential between two atoms at finite temperature and in the presence of boundary conditions", por R. Passante e S. Spagnolo. Este artigo me chamou a atenção porque me lembrou nostalgicamente o tempo em que eu pesquisava teoria de colisões atômicas frias; mas já passou...
Outro artigo é "How state preparation can affect a quantum experiment: Quantum process tomography for open systems," por Aik-meng Kuah, Kavan Modi, César A. Rodríguez-Rosario e E. C. G. Sudarshan. Este artigo, assim como o anterior, está na parte de conceitos fundamentais, mas é relevante para quem estuda computação e informação quânticas. Também envolvendo medidas, há o artigo, desta seção também, "Uncertainty relations for positive-operator-valued measures," por Serge Massar. Este artigo gira em torno da diferença entre a geração de ruído quando se faz um POVM e uma medida de von Neumann. Eu realmente não entendo muito disso; quem sabe eu devesse ler este artigo e aprender algo. Maybe...
Por hoje é só, pois ainda falta um bocado da PRA que não olhei, mas já temos uma boa coletânea por hoje.

Eu preciso de uma ancilla

Na Phys. Rev. Focus, tudo igual a ontem. Na PRL, nada que tenha muito de informação quântica.

Na PRA, saiu uma Rapid: "Distributed quantum-information processing with minimal local resources", por Earl T. Campbell. É um artigo excelente para quem quer dar uma revisada nos desenvolvimentos recentes em correção de erros e não sabe quais referências olhar. Basta ler a introdução deste autor e seguir as referências que ele cita e o leitor pode configurar uma idéia bem geral da área, se é que o interesse for correção de erros, sem dynamical decoupling. O artigo em si não considera erros arbitrários; trata o caso de defasagem apenas. É relevante para certos casos em que outros erros são raros ou inexistentes, ou quando outros erros podem ser convertidos em erros de fase. Resta saber se a morte súbita pode realmente ser eliminada com esse procedimento, o que eu acho que não. No entanto, quem achar que tem algum argumento interessante pró ou contra o que acho, por favor, deixe um comentário, que será bem vindo!

Agora, eu estou pasmo com o seguinte artigo: "Efficient classical simulation of the approximate quantum Fourier transform", por Nadav Yoran e Anthony J. Short. No entanto, o algoritmo de Shor é composto de dois elementos e a transformada de Fourier quântica aproximada é apenas um deles. Os autores alertam que o outro elemento, a exponenciação modular, não pode ser eficientemente simulada (em tempo polinomial) em um computador clássico.

Nobel

A APS tornou gratuita a leitura dos artigos que contêm o trabalho dos nobelistas deste ano: "Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices", por
M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich e J. Chazelas; e "Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange", por G. Binasch, P. Grünberg, F. Saurenbach e W. Zinn. Dos autores, os agraciados com o prêmio Nobel são Albert Fert (Université Paris-Sud, Orsay, France) e Peter Grünberg (Forschungszentrum Jülich, Germany). Note que a Phys. Rev. Focus tem disponíveis ambos os artigos, que são o destaque "focal" de hoje. Digno de nota é que o primeiro autor da PRL nobelista é um brasileiro: M. N. Baibich (Instituto de Física, UFRGS, Porto Alegre, RS).

Na PRL, hoje saiu o artigo "Topological Phase for Spin-Orbit Transformations on a Laser Beam", por C. E. R. Souza, J. A. O. Huguenin, P. Milman, and A. Z. Khoury, da Universidade Federal Fluminense (exceto P. Milman, da Université Denis Diderot). O assunto envolve estados maximamente emaranhados.

Na PRA apareceu o artigo "Entanglement in general two-mode continuous-variable states: Local approach and mapping to a two-qubit system", por H.-C. Lin e A. J. Fisher, para quem se interessa por estados de variáveis contínuas.

Eu também observo a evolução do que não evolui...

É, parece que informação quântica está um pouco ausente na PRL. Também nada evoluiu na Phys. Rev. Focus. Há um bocado de Bose-Einstein Condensation na PRL, mas não mais nos interessamos por isso. Assim, vamos para a PRA.

Estou boquiaberto com o artigo: "Observing the evolution of a quantum system that does not evolve", por Simone De Liberato. Parece que é possível descobrir alguns aspectos da evolução possível de um sistema quântico usando efeito Zenão quântico e emaranhamento. É um artigo, no mínimo, chamativo. No entanto, não foi colocado como uma Rapid, embora tenha apenas quatro páginas. Aliás, temos notado uma diminuição no número de Rapid Communications na PRA; talvez seja mais rápido mandar um regular...

Quantum dots, acústicos!

Bom, finalmente houve mudanças no Phys. Rev. Focus hoje. No entanto, apenas achei realmente interessante que no Cavendish Lab, em Cambridge, fizeram experimentos que envolvem ondas acústicas para mover os elétrons em quantum dots. É um artigo que certamente não vou ler, mas achei deveras interessante.

Na PRL não vi nada digno de nota, no tocante ao que nos interessa; tem um artigo lá sobre aprisionar e resfriar o movimento rotacional de espelhos que talvez interesse a alguém (certamente).

Na PRA há os costumeiros artigos envolvendo purificação, amplificação, yada yada yada, de emaranhamento, coisas multipartites, blah, blah, blah, e tem um artigo: "Information-flux approach to multiple-spin dynamics", por C. Di Franco, M. Paternostro, G. M. Palma e M. S. Kim. Os autores introduzem um conceito de fluxo de informação em um registrador de muitos corpos, que eles entendem como a influência que a dinâmica de um elemento específico recebe de qualquer outro elemento do registrador. Tratam deste assunto fazendo referência a cadeias de spins, transferência de estado quântico e clonagem de estado quântico. Enfim, por hoje foi tudo.

Controle de Defasagem

Ok, nada no Phys. Rev. Focus de novo, mas vamos continuar olhando!
Também não vejo nada de interessante na PRL; claro que só olho as duas seções que mencionei ontem.
Parece que também não há nada novo hoje na PRA. Então, deixe-me falar que antes de ontem eu havia visto um artigo interessante na PRA: "Universal dephasing control during quantum computation", por Goren Gordon and Gershon Kurizki. Essencialmente os autores tratam de defasagem apenas; nada de dissipação ou bit flips. No entanto, eles mostram que a fidelidade pode aumentar quando a duração da porta aumenta, se os campos externos forem adequados. É algo que eu e o Felipe andamos também investigando por aqui, mas nós temos ainda os outros erros também protegidos com um campo que não é pulsado.

Gênesis

Bem, hoje é o primeiro dia em que parto para a jornada de anotar meu monitoramento da Physical Review. O objetivo é me manter informado e, ao mesmo tempo, manter informado o leitor sobre o que acompanho na Physical Review Letters e Physical Review A, sobre teoria de informação quântica. Reservo-me a escolher os artigos para mencioná-los de acordo com meus próprios interesses, meu estado de espírito e minha competência em detectar coisas relevantes. Quem acompanhar este blog poderá ter uma idéia de como é que minha própria pesquisa caminha, pois somente rastrearei as idéias mais correlatas aos trabalhos em que eu estiver envolvido durante meu monitoramento. Sejam bem vindos ao meu blog!

Sempre checo o Physical Review Focus, mas hoje não há nada digno de nota sobre informação quântica. Na primeira Seção da PRL, Geral, há um artigo hoje que talvez seja de interesse: "Strong Monogamy of Bipartite and Genuine Multipartite Entanglement: The Gaussian Case", por Gerardo Adesso e Fabrizio Illuminati. Eu confesso não ter entendido muito do abstract, mas li o suficiente para saber que, no momento, não estou interessado em medidas de emaranhamento para mais do que duas partículas. Os autores, pelo que li, colocam o seguinte: "
Is multipartite entanglement monogamous?—In the
present Letter, we wish to investigate if and to what extent
sharing constraints can be established not only for bipartite
but also for multipartite entanglement." Assim, o leitor fica convidado a ler o artigo e julgar se há monogamia entre emaranhamento de múltiplas partículas.

Já na PRA, há um artigo que toca pontos de nosso interesse: "Controlled dynamics of qubits in the presence of decoherence", por D. D. Bhaktavatsala Rao (Department of Physics, Indian Institute of Technology, Kanpur-208016, India). Este autor trata um banho de spins e um campo magnético externo que é estático ao longo do eixo z e oscilante no plano xy, exatamente como eu, o Felipe e o Zé Edu temos utilizado. Esses banhos de spins são realmente relevantes, pois no caso de quantum dots as fontes principais de ruído são acoplamentos dos spins eletrônicos, usados como os qubits, e os spins da vizinhança.

Bem, por hoje é só, folks! Mas, só para deixar mais específico o escopo de meu monitoramento, na PRL eu olho apenas a parte geral e a parte de física atômica, molecular e óptica; na PRA, eu olho apenas os conceitos fundamentais, a parte de informação quântica e a parte de óptica quântica, para rapids, regulars e briefs. Também não ligo muito, mesmo dentro destas áreas, para coisas distantes de nossos interesses aqui no IFSC.