Beca JAE intro (CSIC): Control de qubits de espín mediante campos eléctricos

Este proyecto de formación se enmarca en una línea de investigación que explora una nueva arquitectura de computación cuántica. La propuesta del grupo receptor usa espines en moléculas magnéticas artificiales para codificar los qubits, unidades básicas de información. Estas moléculas combinan su carácter microscópico y, por tanto, cuántico por naturaleza, con la posibilidad de modificar sus propiedades mediante el diseño químico de la estructura molecular. El reto más importante es establecer canales de comunicación cuántica entre moléculas diferentes. La idea en la que trabaja el grupo QMAD se basa en usar fotones de micro-ondas “atrapados” en circuitos superconductores como mediadores, para lo que resulta crucial lograr la máxima interacción espín-fotón. En este proyecto JAE-intro, se propone explorar la posibilidad de acoplar espines moleculares al campo eléctrico del fotón, lo que podría ayudar a aumentar la interacción espín-fotón, integrar muchos qubits en un mismo dispositivo y reducir el consumo energético y el tiempo de cada operación. Se estudiarán para ello moléculas (por ejemplo, dímeros moleculares como [CeEr]) diseñadas por colaboradores en Barcelona y Copenhague con una estructura asimétrica que induce una elevada polarizabilidad eléctrica o un dipolo eléctrico. Se estudiará su acoplo a resonadores LC desarrollados en colaboración con el Centro de Astrobiología, que permiten separar espacialmente los campos eléctrico y magnético de un fotón.

Las tareas a realizar durante este proyecto son:

1. Diseño de resonadores superconductores LC acoplados a una línea de transmisión que maximicen el campo eléctrico o su gradiente y simulación de la respuesta cerca de resonancia: frecuencia característica, factor de calidad, distribuciones en el espacio de los campos eléctrico y magnético.

2. Caracterización experimental de la transmisión a bajas temperaturas

3. Medida del acoplo a diversas muestras de qubits moleculares de espín

4. Simulación teórica del acoplo espín-fotón y de la transmisión en función del campo magnético y la temperatura. Comparación con los datos experimentales

5. Elaboración de un informe previo a la publicación de los resultados

Estas tareas acercarán al estudiante a un fascinante campo de investigación. Asimismo, le ayudarán a formarse en conceptos de física cuántica, física del estado sólido, magnetismo y electrónica así como a adquirir experiencia con técnicas de laboratorio y herramientas de simulación.

Para más información, envía to CV a:  fluis@unizar.es

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