Electrodinámica cuántica de circuitos

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La electrodinámica cuántica de circuitos ( circuito QED ) proporciona un medio para estudiar la interacción fundamental entre la luz y la materia ( óptica cuántica ). ^[1] Al igual que en el campo de la electrodinámica cuántica de cavidades , un solo fotón dentro de una cavidad monomodo se acopla coherentemente a un objeto cuántico (átomo). En contraste con la cavidad QED, el fotón se almacena en un resonador en chip unidimensional y el objeto cuántico no es un átomo natural sino artificial. Estos átomos artificiales suelen ser dispositivos mesoscópicos que exhiben un espectro de energía similar al de un átomo. El campo del circuito QED es un ejemplo destacado para el procesamiento de información cuántica.y un candidato prometedor para la futura computación cuántica . ^[2]

A fines de la década de 2010, los experimentos que involucraron cQED en 3 dimensiones demostraron la teletransportación determinista de la puerta y otras operaciones en múltiples qubits . ^{[3] [4]}

Los dispositivos resonantes utilizados para el circuito QED son resonadores de microondas de guía de ondas coplanares superconductores , ^{[5] [6]} que son análogos de microondas bidimensionales del interferómetro Fabry-Pérot . Las guías de ondas coplanares consisten en una señal que transporta una línea central flanqueada por dos planos conectados a tierra. Esta estructura plana se coloca sobre un sustrato dieléctrico mediante un proceso fotolitográfico. Los materiales superconductores utilizados son principalmente aluminio (Al) o niobio (Nb). Los dieléctricos que normalmente se utilizan como sustratos son la superficie de silicio oxidado (Si) o el zafiro (Al ₂ O ₃ ). La impedancia de línea viene dada por las propiedades geométricas, que se eligen para que coincidan con los 50 del equipo de microondas periférico para evitar la reflexión parcial de la señal. ^[7] El campo eléctrico está básicamente confinado entre el conductor central y los planos de tierra, lo que da como resultado un volumen modal muy pequeño que da lugar a campos eléctricos muy altos por fotón (en comparación con las cavidades tridimensionales). Matemáticamente, el campo se puede encontrar como${\ estilo de visualización \ omega}$${\displaystyle V_{m}}$${\ estilo de visualización E_ {0}}$${\ estilo de visualización E_ {0}}$

${\displaystyle E_{0}={\sqrt {\frac {\hbar \omega _{r}}{2\varepsilon _{0}V_{m}}}}}$,

donde es la constante de Planck reducida , es la frecuencia angular y es la permitividad del espacio libre .${\ estilo de visualización \ hbar}$${\ estilo de visualización \ omega _ {r}}$${\ estilo de visualización \ varepsilon _ {0}}$

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