TAZ-TFG-2014-1018


Computación cuántica con moléculas magnéticas [FMC-15]

Gella Bitrián, Diego
Luis Vitalla, Fernando María (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2014
Física de la Materia Condensada department, Física de la Materia Condensada area

Graduado en Física

Abstract: La computación cuántica es uno de los retos más fascinantes para la física y la tecnología del siglo XXI. Su desarrollo supone la búsqueda de soportes físicos en los cuales implementar los elementos básicos de un futuro ordenador cuántico, es decir, qubits y puertas lógicas cuánticas. Éste trabajo se enmarca en el campo de investigación de moléculas magnéticas como candidatos a formar parte de este hardware cuántico. El objetivo ha sido explorar las posibilidades de un trímero molecular formado por Cu-Er-Cu para su realización como una puerta lógica CCNOT, donde los iones Cu2+ jugarían el papel de qubits de control y el ion Er3+ jugaría el papel de diana. Se ha realizado un estudio experimental basado en medidas de calor específico y susceptibilidad magnética de la molécula candidata y también de un trímero de Cu-La-Cu. Asimismo, se han desarrollado modelos teóricos que describen el comportamiento de cada trímero y se han calculado sus propiedades físicas a partir de ellos. En el caso del CuErCu, el hamiltoniano propuesto no tiene solución analítica. Para resolverlo, se ha elaborado un programa en C++. Mediante la comparación de los datos experimentales con los cálculos hemos obtenido los niveles de energía de cada molécula. En el caso de CuLaCu, se ha observado un acoplo antiferromagnético entre dos los iones Cu2+, y los resultados experimentales son compatibles con la existencia de una asimetría entre sus factores giromagnéticos. El diagrama de niveles obtenido posibilita la realización de una puerta lógica CNOT con esta molécula. En la molécula de CuErCu, los iones Cu2+ conservan su acoplo antiferromagnético, al que se añade otro también antiferromagnético entre el Er3+ y los Cu2+. El esquema de niveles de energía, que no varía drásticamente con los parámetros, muestra que la molécula es apta para actuar como una puerta lógica CCNOT.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado

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