Monitorando não somente a Physical Review

Superficialmente

2008-02-19T10:09:00.018-02:00

Segue uma lista com artigos que selecionei:

14 de fevereiro, PRL: "Manipulating Biphotonic Qutrits," por B. P. Lanyon, T. J. Weinhold, N. K. Langford, J. L. O'Brien, K. J. Resch, A. Gilchrist e A. G. White (também
arXiv:0707.2880v2 [quant-ph]);
14 de fevereiro, PRA: "Decoherence induced by a dynamic spin environment: The universal regime," por Cecilia Cormick e Juan Pablo Paz (também
arXiv:0709.2622v1 [quant-ph] e arXiv:0709.2643v1 [quant-ph]);
14 de fevereiro, PRA: "Interference versus success probability in quantum algorithms with imperfections," por Daniel Braun e Bertrand Georgeot (também arXiv:0711.1513v1 [quant-ph]);
14 de fevereiro, PRA: "Non-Markovian disentanglement dynamics of a two-qubit system," por Xiufeng Cao e Hang Zheng (também arXiv:0709.3229v1 [cond-mat.mes-hall]);
13 de fevereiro, PRL: "Quantum Processing Photonic States in Optical Lattices," por Christine A. Muschik, Inés de Vega, Diego Porras e J. Ignacio Cirac (também arXiv:quant-ph/0611093v4);
12 de fevereiro, PRA: "Quantum computing with a single molecular ensemble and a Cooper-pair box," por Karl Tordrup e Klaus Mølmer (também arXiv:0711.0606v2 [quant-ph]);
12 de fevereiro, PRL: "How Good Must Single Photon Sources and Detectors Be for Efficient Linear Optical Quantum Computation?" por Michael Varnava, Daniel E. Browne e Terry Rudolph (também arXiv:quant-ph/0702044v2);
12 de fevereiro, PRL: " Thermally Assisted Adiabatic Quantum Computation," por M. H. S. Amin, Peter J. Love e C. J. S. Truncik (também arXiv:cond-mat/0609332v3 [cond-mat.mes-hall]);
28 de janeiro, PRA: "No-signaling bound on quantum state discrimination," por Sarah Croke, Erika Andersson e Stephen M. Barnett (também arXiv:0708.3909v1 [quant-ph]);
30 de janeiro, PRL: "Electrical Control of Spin Relaxation in a Quantum Dot," por S. Amasha, K. MacLean, Iuliana P. Radu, D. M. Zumbühl, M. A. Kastner, M. P. Hanson e A. C. Gossard (também arXiv:0707.1656v1 [cond-mat.mes-hall]);
31 de janeiro, PRA: "Sudden death of entanglement at finite temperature," por Asma Al-Qasimi e Daniel F. V. James (também arXiv:0707.2611v1 [quant-ph]);
1 de fevereiro, PRL: "Optical Control in Coupled Two-Electron Quantum Dots," por L. Sælen, R. Nepstad, I. Degani e J. P. Hansen;
4 de fevereiro, PRL: "Only n-Qubit Greenberger-Horne-Zeilinger States Are Undetermined by Their Reduced Density Matrices," por Scott N. Walck e David W. Lyons (também arXiv:0707.4428v2 [quant-ph]);
5 de fevereiro, PRL: "Quantum Discord and the Power of One Qubit," por Animesh Datta, Anil Shaji e Carlton M. Caves (também arXiv:0709.0548v1 [quant-ph]).

São todos artigos interessantes, escolhidos entre muitos outros também interessantes. No entanto, creio que o número ainda esteja muito grande para uma semana apenas. Talvez seja interessante que eu me torne ainda mais seletivo, para poder escolher não mais do que, digamos, dois ou três artigos por semana. Se houver apenas um número reduzido e comentado de artigos, talvez mais pessoas se sintam motivadas a lê-los.

Depois do Carnaval...

2008-02-06T09:54:00.000-02:00

Em 3 de fevereiro, foi publicado na Nature Physics: "Quantum mechanical complementarity probed in a closed-loop Aharonov–Bohm interferometer," por Dong-In Chang, Gyong Luck Khym, Kicheon Kang, Yunchul Chung, Hu-Jong Lee, Minky Seo, Moty Heiblum, Diana Mahalu e Vladimir Umansky. Este experimento envolve física de gás de elétrons em duas dimensões e pontos quânticos.
Em 24 de janeiro, foi publicado na PRA: "Soft-pulse dynamical decoupling in a cavity," por Leonid P. Pryadko e Gregory Quiroz (também disponível como arXiv:0708.4267 [quant-ph]). Estes autores consideram a obtenção de pulsos optimizados para desacoplamento dinâmico e aplicam o resultado para uma cavidade.
Em 25 de janeiro, foi publicado na PRA: "Effect of the Dzyaloshinski-Moriya term in the quantum (SWAP)^a gate produced with exchange coupling," por Roberto J. Guerrero e F. Rojas. Neste artigo há vários resultados relevantes para a manipulação da interação de troca, que pode realizar a operação lógica quântica correspondente a uma potência da porta SWAP.

A estrutura da informação preservada em processos quânticos

2008-01-31T09:39:00.000-02:00

Em 22 de janeiro, na PRL, apareceu publicado o artigo: "Characterizing the Structure of Preserved Information in Quantum Processes," por Robin Blume-Kohout, Hui Khoon Ng, David Poulin e Lorenza Viola (também disponível como arXiv:0705.4282 [quant-ph]). Este artigo trata de algo extremamente importante: dado um processo quântico, o que dizer da informação que se preserva durante este processo?

Este trabalho começa com uma introdução cheia de referências cruciais sobre vários resultados ao longo da procura por estruturas que preservam informação durante processos quânticos. Um processo quântico pode ser, por exemplo, uma operação lógica quântica, ou mesmo a evolução temporal de um registrador quântico exposto ao ambiente com suas perturbações inevitáveis.

A primeira entidade a ser suposta é o espaço de Hilbert de dimensão finita. Então, o estado de um sistema físico neste espaço é representado pela matriz densidade, que é não negativa e de traço unitário. Uma sutileza aqui é que a matriz densidade é também limitada e, portanto, é um operador de Hilbert-Schmidt. Assim, uma matriz densidade representa um vetor do espaço de Hilbert-Schmidt associado ao espaço de Hilbert que supusemos acima. A evolução temporal do sistema, segundo um determinado processo quântico, é representada por um operador que leva matrizes densidade em matrizes densidade. A evolução é linear, preserva o traço e é completamente positiva.
Como é que codificamos informação? Primeiro devemos considerar um conjunto convexo de estados. Este conjunto é o que denominamos um código. De dentro do código, escolhemos um estado, ou seja, uma matriz densidade. Pronto: temos informação codificada, isto é, um estado pertencente a um código.
A mesma evolução temporal para dois estados iniciais distintos do mesmo código pode ou não levar a estados finais distintos. De uma maneira bastante ingênua, eu entendo que se a evolução leva alguns estados do código a um mesmo estado final, então, o código todo, quando evoluído, fica menor do que o código inicial. Assim, se a evolução não preservar a distinção entre os estados, também não preservará a informação armazenada no código. Em virtude disto, os autores propõem um critério para a preservação de informação por um processo quântico: o processo preserva informação se a distinção inicial entre quaisquer dois elementos do código for preservada depois do processo. A distinção é dada essencialmente pela distância entre estados definida em termos do traço, isto é, o módulo do traço da diferença entre duas matrizes densidade é a distância entre elas. Isto quer dizer que o código é isométrico ao conjunto formado pelas evoluções dos elementos do código.
Com esta definição de preservação de informação, os autores definem também o que é um código sem ruído, unitariamente sem ruído e corrigível para um dado processo quântico. Depois, relacionam esta preservação com pontos fixos do processo quântico. É um texto muito denso, com conceitos matemáticos da teoria de informação quântica que eu gostaria muito de aprender.

Agora também monitoro Reviews of Modern Physics

2008-01-30T09:03:00.000-02:00

Fico feliz por anunciar que a partir de agora passo a monitorar também os artigos da Reviews of Modern Physics (RMP). Não há nada novo hoje, no entanto.

Em 23 de janeiro, na PRA, saiu o artigo: "Three-qubit phase gate based on cavity quantum electrodynamics," por Jun-Tao Chang e M. Suhail Zubairy. Dando uma olhada neste artigo, achei que parece ser de interesse para quem estuda óptica quântica.

Também em 23 de janeiro, na PRA, apareceu: "Controlled-NOT gate for multiparticle qubits and topological quantum computation based on parity measurements," por Oded Zilberberg, Bernd Braunecker e Daniel Loss (também disponível como arXiv:0708.1062 [cond-mat.mes-hall]). Este artigo é interessante porque é um desenvolvimento de um procedimento anterior, em que as interações entre qubits são substituídas por medidas.

Em 23 de janeiro também apareceu o artigo na PRFocus: "Landmarks: What Makes the Stars Shine?," por Jason Socrates Bardi. É uma interessante história da descoberta da reação nuclear de fusão entre prótons, que deu o Nobel a Hans Albrecht Bethe em 1967, embora Carl Friedrich von Weizsäcker também tivesse obtido resultados similares na Alemanha na mesma época. Vale a pena ler para aumentar nossa cultura científica.

Em 24 de janeiro, na PRL, foi publicado o artigo: "Single-Qubit Lasing and Cooling at the Rabi Frequency," por Julian Hauss, Arkady Fedorov, Carsten Hutter, Alexander Shnirman e Gerd Schön (também disponível como arXiv:cond-mat/0701041 [cond-mat.mes-hall]). Um fato a ser observado aqui é que o arXiv tem mais detalhes do que a PRL. Este trabalho se refere a um experimento anterior e mostra que um qubit supercondutor, quando induzido a realizar oscilações de Rabi por campos externos, pode, inclusive, se tornar um laser de único átomo. Parece bastante interessante para os devotos da óptica quântica.
Eu não poderia deixar de mencionar o artigo que apareceu na PRA em 25 de janeiro: "Three-dimensional theory for light-matter interaction," por Martin W. Sørensen e Anders S. Sørensen (também disponível como arXiv:0711.0263 [quant-ph]). São dezenas de páginas de teoria básica, com diagramas de Feynman e tudo. O valor didático deste artigo creio ser inestimável.
Em 25 de janeiro, também na PRA, foi publicado o artigo: "Entanglement of a Laguerre-Gaussian cavity mode with a rotating mirror," por M. Bhattacharya, P.-L. Giscard e P. Meystre (também disponível como arXiv:0710.0687 [quant-ph]). Crendo que este trabalho deve interessar a várias pessoas da UFSCar e do IFSC, decidi mencioná-lo.
Como já observei antes, a pesquisa de medições fracas está em voga ultimamente e eis que surgiu mais um trabalho sobre isto na PRA, em 25 de janeiro: "Weak measurement and control of entanglement generation," por Charles Hill e Jason Ralph (também disponível como
arXiv:0709.4217 [quant-ph]).
Como sempre, a teoria de correção de erros apareceu de novo na PRL, em 25 de janeiro: "Fault-Tolerant Linear Optical Quantum Computing with Small-Amplitude Coherent States," por A. P. Lund, T. C. Ralph e H. L. Haselgrove (também disponível como arXiv:0707.0327 [quant-ph]).
Por hoje é só.

Teletransporte experimental: qubit fotônico para qubit atômico

2008-01-28T09:34:00.000-02:00

Na PRA, em 17 de janeiro, apareceu o artigo: "Structured near-optimal channel-adapted quantum error correction," por Andrew S. Fletcher, Peter W. Shor e Moe Z. Win (também disponível como arXiv:0708.3658). Este artigo trata de um desenvolvimento avançado da teoria de correção de erros, agora tentando diminuir o "overhead" devido ao sempre crescente número de qubits auxiliares para códigos longos. Minha sugestão para quem quer se aventurar por esta área é ler lentamente este artigo e, conforme forem aparecendo referências, lê-las também. Nós aqui no IFSC, embora apreciemos os esforços na área de correção de erros, estamos mais envolvidos com a prevenção de erros que o desacoplamento dinâmico proporciona.

Eis outro artigo que apareceu na PRA em 17 de janeiro: "Influence of the thermal environment on entanglement dynamics in small rings of qubits," por Nikola Burić. Este artigo usa difusão de estado quântico para estudar a dinâmica do emaranhamento em anéis de spins sob o efeito de um ambiente térmico. O autor adota, portanto, uma aproximação markoviana para descrever a interação entre os qubits e o ambiente. Como não é segredo de ninguém, estivemos envolvidos também com aplicações do método de difusão de estado quântico aqui no IFSC. Há um livro que utilizamos e que pode ser útil para quem quer uma introdução à arte: "Quantum State Diffusion," por Ian Percival. Se obter o livro for difícil, há uma boa descrição resumida em arXiv:quant-ph/9701024 [quant-ph], por Nicolas Gisin e Ian C Percival.

Em 18 de janeiro apareceu, na PRA, uma esta "Rapid Communication": "Correctable noise of quantum-error-correcting codes under adaptive concatenation," por Jesse Fern (também disponível como arXiv:quant-ph/0703258). Este artigo também é bastante avançado e trata de códigos de correção de erros.

Finalmente, em 20 de janeiro, apareceu este belo experimento na Nature Physics: "Memory-built-in quantum teleportation with photonic and atomic qubits," por Yu-Ao Chen, Shuai Chen, Zhen-Sheng Yuan, Bo Zhao, Chih-Sung Chuu, Jörg Schmiedmayer e Jian-Wei Pan (também disponível como arXiv:0705.1256). Neste artigo os autores descrevem como conseguiram teletransportar um qubit fotônico arbitrário a um qubit atômico, que permanece disponível por 8 microssegundos. Utilizam dois MOT's e dois feixes laser que os atravessam. Os átomos são Rb 87 que possuem três níveis em uma disposição lambda. Um dos dois níveis fundamentais fica acima do outro e a idéia é produzir fótons anti-stokes no início. Com isto, há um emaranhamento inicial entre o estado de polarização de um fóton e o estado dos dois MOT's. Este fóton inicial é combinado com o fóton que carrega o qubit a ser teletransportado, codificado em termos de seu estado de polarização. As combinações envolvidas neste trabalho são obtidas com divisores de feixe, polarizados ou não. Com medições que colapsam os fótons em um estado de Bell, o teletransporte é produzido e o estado fotônico a ser teletransportado acaba por ficar armazenado no qubit atômico dos dois MOT's. É muito engenhoso, principalmente o fato de que o qubit atômico fica armazenado em apenas um dos átomos de um dos dois MOT's, mas de forma indeterminada e, portanto, formando uma superposição de estados.
Outro experimento relevante para implementações em estado sólido apareceu na Nature de 24 de janeiro: "Optical pumping of a single hole spin in a quantum dot," por Brian D. Gerardot, Daniel Brunner, Paul A. Dalgarno, Patrik Vhberg, Stefan Seidl, Martin Kroner, Khaled Karrai, Nick G. Stoltz, Pierre M. Petroff e Richard J. Warburton. O spin eletrônico em um quantum dot sofre descoerência principalmente por causa da interação com os muitos spins nucleares à sua volta. Já um buraco, que também possui spin, interage pouco com os núcleos ao redor, resultando em um qubit muito mais coerente do que um elétron.

Quatro artigos da Physical Review e um artigo da Nature

2008-01-21T10:18:00.000-02:00

Um artigo curioso apareceu em 15 de janeiro na PRA: "Tensor-product versus geometric-product coding," por Diederik Aerts e Marek Czachor (também disponível como arXiv:0709.1268). Este é um artigo muito estimulante para quem tem propensão geométrica. Os autores formulam uma teoria de computação baseada em álgebra geométrica e mostram que, do ponto de vista da álgebra geométrica, computação quântica é uma particularização de um método mais geral de computação.
Em 16 de janeiro apareceu, na PRL, o artigo: "Robust Quantum Error Correction via Convex Optimization," por Robert L. Kosut, Alireza Shabani e Daniel A. Lidar (também disponível como arXiv:quant-ph/0703274). Este artigo é extremamente específico, pois é um aperfeiçoamento da teoria de correção de erros, que já está bem avançada.
Também em 16 de janeiro, na PRL, foi publicado o artigo: "Weak Values and the Leggett-Garg Inequality in Solid-State Qubits," por Nathan S. Williams e Andrew N. Jordan (também disponível como arXiv:0707.3427). Este conceito de valores fracos se estabelece sobre o de medições fracas. A idéia é que os valores fracos são médias de resultados de medições fracas.
Finalmente, há também um artigo que saiu na PRA em 15 de janeiro: "Entanglement of multiparty-stabilizer, symmetric, and antisymmetric states," por Masahito Hayashi, Damian Markham, Mio Murao, Masaki Owari e Shashank Virmani (também disponível como arXiv:0710.1056). Este artigo também é bem matemático e versa sobre algumas medidas de emaranhamento para mais do que duas partes.
Para quem tem interesse, saiu na Nature o artigo: "Direct measurement of critical Casimir forces," por C. Hertlein, L. Helden, A. Gambassi, S. Dietrich e C. Bechinger (leia também "Physics: The force of fluctuations," por Sébastien Balibar).
Estes artigos terminam os que eu havia selecionado durante a virada do ano. Prometo ser mais seletivo nas próximas postagens.

2008 IV

2008-01-18T15:21:00.000-02:00

Em 8 de janeiro foi publicado na PRA o artigo: "Decoherence of encoded quantum registers," por Stefan Borghoff e Rochus Klesse (também disponível como arXiv:0708.3775). Este artigo é interessante porque trata de aspectos que temos abordado no IFSC no passado e que talvez voltemos a abordar neste ano. Os autores consideram uma cadeia de spins acoplados a um reservatório bosônico. Nós também temos utilizado muito o modelo spin-bóson em nossos estudos no IFSC, mas ainda não abordamos cadeias de spins. Os registros quânticos são feitos nos spins da cadeia ou são codificados de modo que mais do que um spin é usado para codificar um qubit. O assunto de codificação de qubits já abordamos há alguns anos, mas utilizamos apenas quatro spins. Os autores estudam como usar espaços livres de descoerência para proteger o registrador quântico codificado. Abordam o caso de acoplamento bosônico sem dissipação no caso da cadeia, mas consideram uma abordagem em termos de equação mestra de Redfield para dois spins; mais um detalhe muito familiar para nós no IFSC.
Outro artigo muito interessante apareceu em 9 de janeiro na PRL: "Synchronization and Bistability of a Qubit Coupled to a Driven Dissipative Oscillator," por O. V. Zhirov e D. L. Shepelyansky (também disponível como arXiv:0710.1967). Os autores consideram um oscilador dissipativo que é bombeado por um campo clássico externo, mas que está acoplado a um spin 1/2. Estudam numericamente a dinâmica deste spin e consideram inclusive o espectro de radiação emitida pelo spin. É interessante que, acima de um certo valor da constante de acoplamento, há uma sincronização entre as rotações do spin e as oscilações do oscilador.
Outros artigos de interesse seguem:
-PRA, em 9 de janeiro: "Loss-tolerant operations in parity-code linear optics quantum computing," por A. J. F. Hayes, A. Gilchrist e T. C. Ralph (também disponível como arXiv:0707.0903);
-PRA, em 9 de janeiro: "Entanglement measures and approximate quantum error correction," por Francesco Buscemi (também disponível como arXiv:0706.1815);
-PRA, em 9 de janeiro: "Quantum generalized Reed-Solomon codes: Unified framework for quantum maximum-distance-separable codes," por Zhuo Li, Li-Juan Xing e Xin-Mei Wang;
-PRA, em 11 de janeiro: "Effects of self-phase-modulation on weak nonlinear optical quantum gates," por Pieter Kok (também disponível como arXiv:0710.1810);
-PRA, em 14 de janeiro: "Optimal state in the Knill-Laflamme-Milburn scheme of linear optical teleportation," por Andrzej Grudka e Joanna Modawska (também disponível como arXiv:0707.0759);
-PRA, em 14 de janeiro: "Accuracy matrix in a generalized simultaneous measurement of a qubit system," por Takahiro Sagawa e Masahito Ueda (também disponível como arXiv:0707.3872).

2008 III

2008-01-18T10:05:00.000-02:00

Em 7 de janeiro saiu o seguinte artigo na PRA: "Measurable concurrence of mixed states," por Chang-shui Yu, C. Li e He-shan Song (também disponível em arXiv:0801.1576). Este artigo contribui para o problema de medir a concorrência de estados mistos, que tem sido um desafio segundo os autores.
Também em 7 de janeiro apareceu, na PRA, o artigo: "Understanding entanglement as resource: Locally distinguishing unextendible product bases," por Scott M. Cohen (também disponível como arXiv:0708.2396). Neste artigo há um bom conjunto de termos técnicos e conceitos específicos de informação quântica. O autor mostra a perspectiva de que emaranhamento pode ser visto como um recurso que auxilia na distinção entre estados.
No dia 8 de janeiro apareceu, na PRA, o artigo: "Randomized benchmarking of quantum gates," por E. Knill, D. Leibfried, R. Reichle, J. Britton, R. B. Blakestad, J. D. Jost, C. Langer, R. Ozeri, S. Seidelin e D. J. Wineland (também disponível como arXiv:0707.0963). Este artigo é muito relevante, pois trata de um experimento feito com íon berílio aprisionado. O experimento consistia em produzir aleatoriamente seqüências de pulsos (operações quânticas) que eram aplicados ao íon aprisionado. Com este tipo de experimento, os autores mediram a probabilidade efetiva de erro sobre um qubit, por pulso, de aproximadamente 0,005; o consenso é de que, para ter computação quântica escalável, a probabilidade deve ser menor que 0,0001. Este é o primeiro experimento em que esta probabilidade de erro por operação foi determinada e parece que para íons a meta desejada não está tão distante afinal.
Por enquanto é só, mas ainda há mais artigos acumulados que devo examinar e selecionar para indicar neste blog.

2008 II

2008-01-17T16:43:00.000-02:00

Em 21 de dezembro, apareceu na PRA o artigo: "Types of quantum information," por Robert B. Griffiths (também disponível como arXiv:0707.3752). Eu creio que um bocado de teoria de informação quântica pode ser aprendida pela leitura deste artigo, pois o autor mostra várias facetas que, em livros textos em geral, levam a inconsistências. Lendo diagonalmente este artigo me deu de presente a oportunidade de conhecer o livro do autor: Consistent Quantum Theory.
Segue uma lista de artigos que selecionei de uma infinidade:
-PRA, em 21 de dezembro: "Entanglement without nonlocality," por C. Hewitt-Horsman e V. Vedral (também disponível como arXiv:quant-ph/0611237);
-PRA, em 26 de dezembro: "Distributed quantum computation based on small quantum registers," por Liang Jiang, Jacob M. Taylor, Anders S. Sørensen e Mikhail D. Lukin (também disponível como arXiv:0709.4539);
-PRA, em 26 de dezembro: "Necessary and sufficient conditions for the entanglement sudden death under amplitude damping and phase damping," por Jie-Hui Huang e Shi-Yao Zhu;
-PRL, em 26 de dezembro: "Quantum Computing with Collective Ensembles of Multilevel Systems," por E. Brion, K. Mølmer e M. Saffman (também disponível como
arXiv:0708.1386);
-PRL, em 27 de dezembro: "Enhanced Decoherence in the Vicinity of a Phase Transition," por S. Camalet e R. Chitra;
-PRA, em 27 de dezembro: "Continuous-variable entanglement sharing in noninertial frames," por Gerardo Adesso, Ivette Fuentes-Schuller e Marie Ericsson (também disponível como arXiv:0712.2404);
-PRA, em 27 de dezembro: "Geometric manipulation of the population probability of two-level atoms and hybrid unitary operations of quantum states," Hiromitsu Imai e Atsuo Morinaga;
-PRL, em 28 de dezembro: "Coherence of an Entangled Exciton-Photon State," por A. J. Hudson, R. M. Stevenson, A. J. Bennett, R. J. Young, C. A. Nicoll, P. Atkinson, K. Cooper, D. A. Ritchie and A. J. Shields (também disponível como arXiv:0707.3556);
-PRA, em 28 de dezembro: "Decoherence of a multiparticle system in vacuum," por Wei Guo.
Por agora é só, pessoal, mas há mais para depois, muito mais.

2008

2008-01-16T09:48:00.001-02:00

Estou de volta! Esta postagem vai ser um tanto longa, pois há um acúmulo substancial de novos artigos interessantes que apareceram. Notem que agora monitoro PRA, PRL, PRFocus, Nature, Nature Physics, Science e PNAS.

O primeiro artigo que notei e que acho deveras interessante apareceu em 10 de dezembro de 2007 na PRA: "Sequential weak measurement," por Graeme Mitchison, Richard Jozsa e Sandu Popescu (disponível também como arXiv:0706.1508). Neste artigo, os autores elaboram uma generalização da chamada medição fraca: medição em um limite em que as perturbações, causadas pela medição, ao estado medido vão a zero. Este conceito é bastante interessante e os autores estendem o formalismo para o caso em que várias observáveis são medidas seqüencialmente, inclusive quando algumas não comutam entre si. Neste caso, há como obter informação extra sobre o sistema, que não poderia ser obtida com a medição usual. No artigo há também uma discussão sobre computação quântica contrafatual. Dito de uma forma bem simples, uma computação é contrafatual quando uma medição é realizada no final de uma computação e a interpretação do resultado desta medição implica que o computador jamais fora ligado durante a computação.
Em 17 de dezembro, na PRL, saiu o artigo: "Knill-Laflamme-Milburn Linear Optics Quantum Computation as a Measurement-Based Computation," por Sandu Popescu, que é um dos autores do artigo que menciono no parágrafo anterior. Essencialmente, o título do paper resume bem o que o autor expõe. Neste mesmo dia também saiu o artigo: "Creating and Probing Multipartite Macroscopic Entanglement with Light," por M. Paternostro, D. Vitali, S. Gigan, M. S. Kim, C. Brukner, J. Eisert e M. Aspelmeyer. Em 19 de dezembro, também na PRL, saíram dois artigos importantíssimos na PRL: "Demonstration of a Compiled Version of Shor's Quantum Factoring Algorithm Using Photonic Qubits," por Chao-Yang Lu, Daniel E. Browne, Tao Yang e Jian-Wei Pan, e "Experimental Demonstration of a Compiled Version of Shor's Algorithm with Quantum Entanglement," por B. P. Lanyon, T. J. Weinhold, N. K. Langford, M. Barbieri, D. F. V. James, A. Gilchrist e A. G. White. Todos estes quatro artigos tratam de fótons.
No dia 19 de dezembro, na PRA, saiu o artigo: "General entanglement-assisted quantum error-correcting codes," por Min-Hsiu Hsieh, Igor Devetak e Todd Brun (também disponível como arXiv:0708.2142). Estes autores combinaram correção de erros por operadores com correção de erros assistida por emaranhamento. Aparentemente, esta nova abordagem a códigos de correção de erros é a mais recente e geral.
Na Nature Physics de 23 de dezembro saiu o artigo: "Evolution equation for quantum entanglement," por Thomas Konrad, Fernando de Melo, Markus Tiersch, Christian Kasztelan, Adriano Aragão e Andreas Buchleitner (também disponível como arXiv:0708.0180). Neste artigo os autores apresentam a evolução temporal do emaranhamento de duas partes quando uma das componentes passa através de um canal ruidoso.
Por hoje é só, mas ainda há muito mais que mencionar em outras postagens, com referência a este período de transição de 2007 a 2008.

E depois do churrasco... Vida, abundante e com simples alegria

2007-12-17T10:12:00.000-02:00

Estou aqui com um acúmulo de artigos de várias revistas para verificar. Notei que tem dois artigos interessantes que talvez sejam úteis para quem pesquisa óptica quântica, pois reportam sobre eletrodinâmica quântica de cavidades acopladas a quantum dots. Um deles é: "Linear and nonlinear optical spectroscopy of a strongly coupled microdisk–quantum dot system," por Kartik Srinivasan e Oskar Painter. O outro artigo é: "Controlling cavity reflectivity with a single quantum dot," por Dirk Englund, Andrei Faraon, Ilya Fushman, Nick Stoltz, Pierre Petroff e Jelena Vukovi.
Achei que talvez valesse a pena ler: "Life, abundant and with simple joy," por Sarah K. Castle, e valeu!
Tem também este artigo na PRL: "Experimental Test of the High-Frequency Quantum Shot Noise Theory in a Quantum Point Contact," por E. Zakka-Bajjani, J. Ségala, F. Portier, P. Roche, D. C. Glattli, A. Cavanna e Y. Jin. Um contato pontual quântico é algo maravilhoso: pode servir para detectar a carga de um único elétron! Shot noise é o ruído que aparece devido ao fato de que uma corrente elétrica é, na verdade, produzida pelo movimento de cargas discretas. Este artigo é importante porque é a primeira constatação direta da validade da teoria existente de shot noise.
Na Science saiu um review para quem tem interesse em computação quântica óptica: "Optical Quantum Computing," por Jeremy L. O'Brien. Aparentemente computadores quânticos puramente ópticos podem ser produzidos em princípio.
Na PRA tem um artigo sobre descoerência em quantum dot duplo de carga: "Decoherence dynamics of two charge qubits in vertically coupled quantum dots," por W. Ben Chouikha, S. Jaziri e R. Bennaceur. Estes autores usam dois elétrons acoplados a um reservatório de fônons e mostram vários aspectos da descoerência, inclusive calculam a concorrência no caso de emaranhamento.
Se eu tivesse realmente tempo de sobra, estudaria o artigo: "Quantum electrodynamics of qubits," por Iwo Bialynicki-Birula e Tomasz Sowiński. Estes autores escreveram um artigo de 23 páginas com diagramas de Feynman e tudo, com perturbação até quarta ordem, etc.. Consideram um sistema de dois níveis interagindo com o campo eletromagnético quantizado de forma geral e desenvolvem uma teoria muito bonita. Pena que hoje em dia meu ambiente exterior tem sido programado com "Publish or perish."
Saiu também uma Rapid Communication na PRA que discute a simulação clássica de parte do algoritmo de Shor: "Classical simulability and the significance of modular exponentiation in Shor's algorithm," por Nadav Yoran e Anthony J. Short.
Nosso artigo também saiu agora em dezembro, na PRA: "Continuous dynamical protection of two-qubit entanglement from uncorrelated dephasing, bit flipping, and dissipation," por F. F. Fanchini e R. d. J. Napolitano. Neste artigo nós mostramos que é possível usar desacoplamento dinâmico contínuo para proteger emaranhamento de qualquer tipo de perturbação externa por reservatórios bosônicos a temperatura finita.
É impossível fazer computação quântica segura de dois partidos: "Impossibility of secure two-party classical computation," por Roger Colbeck.
Também foi publicada na PRL uma generalização de um teorema negativo: "Generalized No-Broadcasting Theorem," por Howard Barnum, Jonathan Barrett, Matthew Leifer, e Alexander Wilce.
Na PRL saiu um artigo sobre descoerência em n qubits: "Decoherence of an n-Qubit Quantum Memory," por Thomas Gorin, Carlos Pineda e Thomas H. Seligman.
Finalmente por hoje, na PRL saiu um artigo que é bastante relevante também: "Frequency-Selective Single-Photon Detection Using a Double Quantum Dot," por S. Gustavsson, M. Studer, R. Leturcq, T. Ihn, K. Ensslin, D. C. Driscoll e A. C. Gossard. O interessante deste artigo é que os autores podem relacionar diretamente a detecção do tunelamento de um elétron com a emissão de um único fóton. Este artigo foi citado na Science.

Guiando estados quânticos

2007-12-04T10:48:00.000-02:00

Olhando uns outros artigos na PRA, achei este que introduz um conceito novo: "Entanglement, Einstein-Podolsky-Rosen correlations, Bell nonlocality, and steering," por S. J. Jones, H. M. Wiseman e A. C. Doherty. Na verdade, este artigo é apenas uma continuação de um outro: "Steering, Entanglement, Nonlocality, and the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox," por H. M. Wiseman, S. J. Jones e A. C. Doherty. A idéia envolvida no conceito de steering é como eles colocam no abstract e vou fazer minha versão a seguir. Suponha que Alice queira convencer Beto de que eles compartilham um estado emaranhado. No entanto, ambos estão pedindo o divórcio e um não acredita em absolutamente nada do que o outro diz e estão morando separados; só se comunicam por telefone e e-mail. Então, a Alice quer convencer o Beto de que, de fato, ainda têm algo em comum: um ensemble de estados emaranhados. Como é que ela pode fazer isto? A idéia é que ela ligue para ele e diga, "Beto, seu sacana, meça os spin ao longo da direção x e você vai ver que, este próximo, vai dar exatamente up." Ele mede e obtém up, mas diz, "Ora, Alice, sua trapaceira, isto foi apenas 50% de sorte." Mas aí ela diz, "Então meça o próximo que também vai dar up." E ele mede e obtém up. Se toda vez que ela disser para medir, o resultado for como ela diz, provavelmente ele pode acabar se convencendo de que eles possuem um estado emaranhado. Podem até trocar o eixo, passando a testar ao longo de y ou de z.
Na minha opinião, no entanto, conhecendo as pessoas como eu conheço, creio que mesmo tendo a verificação experimental, o Beto pode mentir para Alice toda vez que ela acerta, dizendo, "Não disse, você errou, não deu conforme você me disse que ia dar: não temos nada em comum". Mas, de qualquer forma, num caso litigioso como este, poderíamos sempre arranjar árbitros incorruptíveis para executar as medições. Outra questão que fica é se, de fato, podemos saber se o árbitro é incorruptível...
Para quem gosta de transições de fase quânticas, fica meu presente de Natal: "Simulation of the superradiant quantum phase transition in the superconducting charge qubits inside a cavity," por Gang Chen, Zidong Chen e Jiuqing Liang. Este é mais um artigo teórico que propõe um experimento factível. Neste caso, SQUID's são acoplados a uma cavidade de alto Q que suporta um modo fotônico único.
Há também o artigo: "Reexamination of entanglement of superpositions," por Gilad Gour. Este autor coloca alguns aspectos sobre a distinção entre diferentes medidas de emaranhamento, como o de formação e o de subespaços.
Finalmente, tem mais este que achei curioso: "Long-distance entanglement and quantum teleportation in XX spin chains," por L. Campos Venuti, S. M. Giampaolo, F. Illuminati e P. Zanardi. A idéia destes autores é bastante interessante: eu pego um spin no começo de uma cadeia e o útimo; qual o emaranhamento entre estes dois spins? Uma cadeia de spins com acoplamentos entre os vizinhos adequados, pode servir de um canal quântico para teletransporte a longas distâncias. Gostei.

"Feed off the enemy" (Sun Tzu, in The Art of War)

2007-12-04T09:12:00.000-02:00

Usando feeds, agora estou mais empowered a monitorar outros periódicos, além da Physical Review. Estarei monitorando também: PNAS, Nature, Nature Physics e Science. Continuo também a monitorar a PRFocus, PRA e PRL.
Na PRA ainda de novembro, tem um artigo que talvez venha a ser útil, inclusive para mim: "Correlated projection operator approach to non-Markovian dynamics in spin baths," por Jan Fischer e Heinz-Peter Breuer. O problema que tenho em mente quando me interesso por este tipo de assunto é o ruído em quantum dots. Lá, o acoplamento entre o spin eletrônico e o reservatório é não markoviano e é dado, principalmente, por interação hiperfina com os núcleos da vizinhança. Há outras fontes de ruído também, mas parece que a hiperfina é a dominante.
O mais interessante da semana que passou, li na science: "Coherent Control of a Single Electron Spin with Electric Fields," por K. C. Nowack, F. H. L. Koppens, Yu. V. Nazarov e L. M. K. Vandersypen. Estes autores são importantes no tópico de spin qubits em quantum dots e um artigo da Rev. Mod. Phys. apareceu sobre o tópico: "Spins in few-electron quantum dots," por R. Hanson, L. P. Kouwenhoven, J. R. Petta, S. Tarucha e L. M. K. Vandersypen. Note que Vandersypen aparece nos dois artigos e em último lugar (ergo, this must be "the Man"). Tenho andado impressionado com recentes experimentos em somente um único spin eletrônico. A realização experimental de interação emaranhadora em spins eletrônicos em quantum dots, através da interação de troca, já havia sido feita antes, por meios puramente elétricos: "Coherent Manipulation of Coupled Electron Spins in Semiconductor Quantum Dots," por J. R. Petta, A. C. Johnson, J. M. Taylor, E. A. Laird, A. Yacoby, M. D. Lukin, C. M. Marcus, M. P. Hanson, A. C. Gossard. Note, entre estes artigos, alguns autores comuns. Assim, hoje já é possível o controle puramente elétrico de um único par de spins eletrônicos, formando uma porta lógica universal. Já se pode controlar cada um dos elétrons separadamente e também realizar emaranhamento.

Luz que se curva

2007-11-29T14:43:00.001-02:00

Na PRFocus apareceu algo bonito. Na PRL vi o artigo: "Fidelity Enhancement by Logical Qubit Encoding," por Michael K. Henry, Chandrasekhar Ramanathan, Jonathan S. Hodges, Colm A. Ryan, Michael J. Ditty, Raymond Laflamme e David G. Cory. Como o título diz, os autores demonstram que é possível melhorar a fidelidade se quatro qubits formarem um subespaço livre de descoerência e, neste subespaço, forem codificados dois qubits lógicos. Utilizam RMN e o trabalho é experimental. Ultimamente, depois de ter assistido aos talks de Joshua Folk no workshop que houve aqui na semana passada, estou convencido de prestar muito mais atenção aos artigos experimentais. Isto é o que eu andei concluindo; não é um conselho, pois, se conselhos fossem bons, as pessoas não os dariam...
Na PRA tem um artigo interessantíssimo: "Non-Markovian dynamics of a qubit coupled to an Ising spin bath," por Hari Krovi, Ognyan Oreshkov, Mikhail Ryazanov e Daniel A. Lidar. Estes autores estudam um qubit acoplado a um banho unidimensional de spins. Usam a interação em que o qubit se acopla a todos os demais de acordo com sigma-z vezes uma soma de todos os outros sigmas-z multiplicados por g's. Esta hamiltoniana de Ising é analiticamente solúvel. Assim, podem testar várias equações mestras, comparando os resultados aproximados com o solução exata. É um artigo importante para quem está interessado em banhos de spins.

Mais desigualdades

2007-11-23T17:26:00.000-02:00

Continuando, na PRL também tem o artigo "Bell Inequalities for Continuous-Variable Correlations," por E. G. Cavalcanti, C. J. Foster, M. D. Reid e P. D. Drummond. Nesta generalização das desigualdades de Bell para variáveis contínuas, os autores enfatizam a importância da não comutatividade para a violação do realismo local. Há também mais artigo interessante: "Macroscopic Test of the Aharonov-Bohm Effect," por Adam Caprez, Brett Barwick e Herman Batelaan. Estes autores fazem um experimento em que detectam a ausência de forças que poderiam explicar o efeito de Aharonov-Bohm, ao invés da fase multiplicativa. Usam laser pulsado para gerar pulsos de elétrons que passam por solenóides e usam a técnica de tempo de vôo para poder estabelecer a existência ou não de forças sobre os elétrons.

Berry's phase qubit em estado sólido

2007-11-23T16:43:00.000-02:00

Não é Phys. Rev., mas acho que seja relevante anunciar: o Prof. Esmerindo, daqui do IFSC, me enviou o link http://physicsworld.com/cws/article/news/31942 que requer que façamos uma subscription, mas é gratuito. É sobre a realização experimental de um qubit de fase de Berry feito em estado sólido. O artigo referido é "Observation of Berry's Phase in a Solid-State Qubit," por P. J. Leek, J. M. Fink, A. Blais, R. Bianchetti, M. Göppl, J. M. Gambetta, D. I. Schuster, L. Frunzio, R. J. Schoelkopf, A. Wallraff, que saiu na Science no começo de novembro. Aparentemente, os autores usam micro-ondas para controlar o acúmulo de fase geométrica em um qubit supercondutor. O acúmulo é medido com um experimento de interferência. A vantagem de usar fase geométrica pode ser metaforicamente expressa assim: uma vez que o loop seja fechado, não faz mal que a forma do loop seja deformada pelo ruído do ambiente. Assim, processamento de informação quântica através de qubits de fase geométrica parece apresentar tolerância a erros.
Obrigado Prof. Esmerindo!

Preon Nuggets

2007-11-23T10:10:00.000-02:00

Na PRFocus tem um texto interessante: "Nuggets of New Physics." Trata-se da possibilidade de que no espaço existam preon nuggets, isto é, uma 'pelota' de preons. Preons são os hipotéticos constituintes dos quarks. Como esses objetos teriam o tamanho de uma bola de futebol, mas a massa da lua, poderiam ajudar explicar a matéria escura. Legal!
Na PRL tem um artigo bastante interessante: "Experimental Falsification of Leggett's Nonlocal Variable Model," por Cyril Branciard, Alexander Ling, Nicolas Gisin, Christian Kurtsiefer, Antia Lamas-Linares e Valerio Scarani. Estes autores apresentam dados experimentais que falsificam a teoria de variáveis não locais. Em conexão com este artigo, há também este: "Experimental Test of Nonlocal Realistic Theories Without the Rotational Symmetry Assumption," por Tomasz Paterek, Alessandro Fedrizzi, Simon Gröblacher, Thomas Jennewein, Marek Żukowski, Markus Aspelmeyer, e Anton Zeilinger. Agora vou ver o colóquio do Joshua Folk, continuaremos mais tarde.

Feeds

2007-11-19T10:24:00.000-02:00

APRFocus tem um artigo sobre colisão nuclear e também sobre caos cardíaco.
A PRL de 16nov07 não apresenta nada sobre nosso foco em computação ou informação quântica.
A anterior, de 09nov07, também não apresenta nada sobre quantum info ou computing.
Na de 02nov07, há o artigo "Simple and Efficient Quantum Key Distribution with Parametric Down-Conversion," por Yoritoshi Adachi, Takashi Yamamoto, Masato Koashi e Nobuyuki Imoto. Há também o artigo "Heralded Entanglement between Atomic Ensembles: Preparation, Decoherence, and Scaling," por J. Laurat, K. S. Choi, H. Deng, C. W. Chou e H. J. Kimble. Há mais este: "Demonstration of a Stable Atom-Photon Entanglement Source for Quantum Repeaters," por Shuai Chen, Yu-Ao Chen, Bo Zhao, Zhen-Sheng Yuan, Jörg Schmiedmayer e Jian-Wei Pan. Os títulos parecem ser bastante explicativos por si mesmos.
Na PRA de novembro apareceu um artigo muito interessante: "Quantum origin of quantum jumps: Breaking of unitary symmetry induced by information transfer in the transition from quantum to classical," por Wojciech Hubert Zurek. Eu o li rapidamente e o Zurek prova o postulado do colapso a partir dos outros postulados da mecânica quântica. Vale a pena ler.

Mini Workshop

2007-11-13T14:21:00.000-02:00

Ok, pessoal, eu tenho um pretexto por ter parado de monitorar a Phys. Rev.: vai ter um mini workshop aqui e estou preparando um talk em html. Assim, vocês podem participar do workshop: www.ifsc.usp.br/~reginaldo/workshop-egues2.jpg e também podem ver minha apresentação, que não está pronta ainda, mas podem acompanhar meu trabalho: http://www.ifsc.usp.br/~reginaldo/MiniWorkShop/sqrtswap01/sqrtswap01.html

De grão em grão...

2007-11-09T11:17:00.000-02:00

Olá, estou de volta! Depois de um bom intervalo administrativo-burocrático, consegui me posicionar frente a frente com a Physical Review. Vamos ver o que consigo fazer em meia hora.

Na PRFocus apareceu um comentário que achei cool sobre um PRE que trata de dunas de Marte: "Martian Dunes Take Their Time." É interessante que, olhando dunas, puderam determinar que leva 50000 anos para os ventos mudarem 90 graus sua direção e este é aproximadamente o período de precessão do eixo de Marte. Wouldn't you say that is cool?

Bem, estou atrasadíssimo com a PRA; ainda não terminei a de outubro. Acho que hoje vou parar de ficar vendo tudo que pode ser interessante para todo mundo e vou focalizar apenas os tópicos que nos importa mais aqui no IFSC. Então, selecionando os artigos da PRA de outubro, temos: "Universal dephasing control during quantum computation," por Goren Gordon e Gershon Kurizki. Outro dia, Yehuda Band, que visitava o grupo de ótica daqui, mencionou-me Kurizki; parece que este cara tem feito coisas parecidas com o que nós temos feito aqui. Nesse artigo, em particular, eles tratam somente dephasing, mas li outros artigos deste autor que tratam outros casos também. Como um brief, achei interessante o artigo: "Quantum computation in semiconductor quantum dots of electron-spin asymmetric anisotropic exchange," por Xiang Hao e Shiqun Zhu. Creio que eu deva ler este artigo porque estamos agora mesmo trabalhando com a exchange isotrópica, pois é invariante por rotações. Mas parece que esses caras conseguem transformar a anisotrópica em isotrópica com campos externos, algo de nosso interesse aqui.
Bem, vou desistir da PRA de outubro, já que sempre há artigos interessantes e não podemos ler todos. Em próxima ocasião examinarei a PRA de novembro, também com seletividade. Talvez eu até mesmo pare de monitorar a parte de óptica quântica e concentre minha atenção apenas em quantum info. e fundamental concepts. Saudações!

Física é interdisciplinar e uma só partícula é não local

2007-11-05T09:19:00.000-02:00

Na PRFocus de hoje, há um artigo sobre catarata: "Clarity through Diversity."
Na PRL, tem um artigo interessante: "Classical World Arising out of Quantum Physics under the Restriction of Coarse-Grained Measurements," por Johannes Kofler e Časlav Brukner. Esses camaradas mostram que o mundo clássico surge da mecânica quântica se fizermos medidas grosseiras, isto é, quando usamos uma aproximação "coarse graining." Outro artigo curioso da PRL é: "Nonlocality of a Single Particle," por Jacob Dunningham e Vlatko Vedral. Eles propõem um experimento para fótons, que também alegam servir para átomos, em que o estado inicial é realizável, para demonstrar a não localidade de uma só partícula!
Eu sei que estou atrasado com a PRA e vou continuar assim por um longo tempo, pelo visto, pois a burocracia é avassaladora comigo; depois da banca da semana passada, se arranjarem outra besteira para eu participar, encerro a publicação deste blog e de outros...

Somar 2 e 2 não localmente, sem saber que é 2 e 2

2007-11-01T16:59:00.000-02:00

Na PRFocus ainda nada novo encontrei. No entanto, não resisti à compulsão de ler o artigo "Quantum Nonlocality and Beyond: Limits from Nonlocal Computation," por Noah Linden, Sandu Popescu, Anthony J. Short e Andreas Winter. Há coisas de arrepiar os cabelos (todos!) neste artigo. Estou até agora boquiaberto! Nem o Notícias Populares me deixaria mais estupefacto (como se diria em Portugal). Se eu disser, vocês não vão acreditar, mas vou dizer assim mesmo. Esses caras propõem computação não local, isto é, um bit vai para Alice e outro vai para Bob, mas nem uma, nem outro sabe o input. Por exemplo, se o bit inicial for 0, mando 0 para Alice e 0 para Bob. Mas eu poderia mandar 1 para Alice e 1 para Bob, pois o input, sendo 0, pode ser escrito em termos do XOR entre 0 e 0 ou XOR entre 1 e 1. Quando eles processarem o qubit, eu junto os resultados com o mesmo XOR que usei anteriormente e devo obter o que o processamento deveria ser com o input 0. No caso de o input ser 1, mando 1 para Alice e 0 para Bob, ou vice-versa, já que 0 XOR 1=1 e 1 XOR 0=1. O que perguntamos é se é possível ter este tipo de computação mais rápida quanticamente do que classicamente, usando as correlações não locais clássicas. O resultado é surpreendente: o caso quântico tem probabilidade de sucesso igual ou pior do que o clássico. Como eles fazem isso? Os autores mostram o limitante superior da probabilidade de sucesso para todas as formas quânticas de produzir a computação não local e provam que existe uma particular estratégia clássica que dá exatamente o limitante superior do caso quântico.
Como se isto não bastasse, os autores mostram também que correlações mais fortes do que as quânticas podem apresentar (pasmem!) probabilidade de sucesso 1 para certas tarefas executadas por computação não local! O que são correlações mais fortes do que as quânticas? Ora, os autores citam, em sua Ref. [2], o artigo "Quantum nonlocality as an axiom," por Sandu Popescu e Daniel Rohrlich. O que estes autores dizem fazer é tomar a não localidade como um axioma e deduzir o indeterminismo. Normalmente, dizem eles, o indeterminismo quântico é tomado como um axioma e a não localidade, como um teorema; eles apenas invertem os papéis destes dois conceitos. O que descobrem é que há correlações não locais que não violam a relatividade, não permitindo sinais mais rápidos do que a luz, mas não são obtidas pela mecânica quântica usual. Resta saber por que estas correlações não locais não ocorrem na natureza.
Continuo boquiaberto e estupefacto!

Às vezes, apagar corrige

2007-10-30T10:16:00.000-02:00

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

2007-10-29T11:12:00.000-02:00

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?

2007-10-26T08:58:00.000-02:00

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!

2007-10-25T11:05:00.000-02:00

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...

2007-10-24T09:10:00.000-02:00

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!"

2007-10-22T09:11:00.000-02:00

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

2007-10-19T08:43:00.000-02:00

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!

2007-10-18T10:58:00.000-02:00

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

2007-10-17T09:46:00.000-02:00

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

2007-10-16T08:51:00.000-02:00

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...

2007-10-15T09:25:00.000-02:00

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!

2007-10-11T11:42:00.000-02:00

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

2007-10-10T10:44:00.000-02:00

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

2007-10-09T10:12:00.001-02:00

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.