Dispositivos cuánticos al límite, termodinámica e inteligencia artificial
Natalia Ares, University of Oxford, UK

A medida que miniaturizamos dispositivos para alcanzar el régimen cuántico, surge la necesidad de testear las leyes de la termodinámica en un nuevo escenario, en el que las fluctuaciones y los efectos cuánticos juegan un rol muy importante. Haciendo uso de circuitos optomecánicos, podemos explorar la termodinámica de dispositivos semiconductores a escalas nanométricas. De esta manera medimos el costo termodinámico de registrar el paso del tiempo [1].

Para construir motores cuánticos en los que los recursos termodinámicos puedan ser cuantificados, podemos combinar grados de libertad mecánicos y electrónicos. Dispositivos basados en nanotubos de carbono nos permiten controlar estos grados de libertad con mucha precisión [2,3]. Con estos dispositivos mostramos que el transporte de un electrón puede excitar vibraciones en el nanotubo [4]. Analizaré la manera en que estos experimentos pueden extenderse para estudiar motores en los que el gas es uno o dos electrones y el pistón es el movimiento del nanotubo.

Otra consecuencia de la miniaturización de dispositivos es su variabilidad. Pequeñas diferencias en la fabricación y defectos en los materiales son suficientes para que cada dispositivo necesite calibración y una caracterización detallada. Estas tareas se vuelven imposibles a medida que el número y la complejidad de los dispositivos cuánticos que utilizamos crece. Mostraré algoritmos de inteligencia artificial capaces de caracterizar y calibrar dispositivos cuánticos de manera completamente automática y aún más eficientemente que los expertos [5-8].

Referencias
[1] Pearson et al. arXiv:2006.08670
[2] Ares et al. Physical Review Letters 117, 170801 (2016)
[3] Wen et al. Applied Physics Letters 113, 153101 (2018)
[4] Wen et al. Nature Physics 16, 75 (2020)
[5] Lennon et al. npj Quantum Information 5, 79 (2019)
[6] Moon et al. Nature Communications 11, 4161 (2020)
[7] van Esbroeck et al. New Journal of Physics 22, 095003 (2020)
[8] Nguyen et al. arXiv:2009.14825