ROLANDO SOMMA - Métodos de computación cuántica para la simulación de sistemas cuánticos

Rolando Somma.

Los Alamos National Laboratory.

Jueves 30/11/2017, 14 hs.

Aula Seminario, 2do piso, Pab. I.

Una de las razones principales para construir una computadora cuántica es la simulación de la dinámica de sistemas cuánticos. Desde los años 90, muchos algoritmos cuánticos han sido designados para ese fin. Estos algoritmos tienen aplicaciones es varias áreas de la ciencia, incluyendo la química cuántica. Si bien es sabido que las computadoras cuánticas pueden simular sistemas de espines cuánticos eficientemente, muchos grupos en el mundo se dedican a diseñar algoritmos cuánticos para simulación que puedan tener una reducción significante en el coste o que puedan aplicarse a nuevos problemas. Además, el problema de la simulación cuántica de sistemas cuánticos de variables continuas ha recibido poca atención y los resultados en este marco han sido escasos.

En esta charla daré una introducción a la simulación de sistemas cuánticos con computadoras cuánticas. Describiré luego un algoritmo nuevo y simple, desarrollado junto a mis colegas, que implementa una aproximación a la serie de Taylor del operador de evolución. El coste de este algoritmo, en contraste con otros algoritmos basados en productos de exponenciales, depende logaritmicamente en el parámetro de precisión y es óptimo. La mejoría en el coste de nuestro algoritmo es entonces exponencial con respecto a los anteriores. También consideraré el problema de simular sistemas de variables continuas, poniendo énfasis en el oscilador armónico. En este caso, mostraré que un algoritmo cuántico de simulación basado en productos de exponenciales resulta en una ventaja superpolinomial con respecto a algoritmos clásicos (convencionales). Este resultado abre la puerta a la simulación de sistemas cuánticos de infinitos grados de libertad con computadoras cuánticas.