Descripción y contextualización de la asignatura

Este curso sobre tecnologías cuánticas ofrecerá al estudiante un conocimiento integral de las plataformas cuánticas modernas. Específicamente, se abordarán aspectos teóricos y metodológicos relacionados con la implementación de puertas cuánticas entrelazantes, simulaciones cuánticas de sistemas complejos, y técnicas de detección mediante resonancia magnética nuclear en diversas plataformas como: circuitos superconductores, átomos neutros, iones atrapados y centros de nitrógeno y vacantes. Además, se espera que los estudiantes comprendan los rangos energéticos de operación de cada una de estas plataformas.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Conocimientos o contenidos

RCO1. Ser capaz de explicar las bases fundamentales del mundo cuántico a nivel básico, así como a nivel técnico.

RCO2. Conocer la literatura básica sobre mecánica cuántica y ser capaz de leer con aprovechamiento artículos de investigación.

RCO3. Ser capaz de iniciar el desarrollo de ideas y aplicaciones originales en el contexto de la investigación en física cuántica.

RCO4. Tener la capacidad para investigar de manera individual, sintetizar y presentar de manera clara y estructurada cuestiones complejas relacionadas con las diversas áreas de conocimiento de la mecánica cuántica abordadas en el marco de este programa de máster.

RCO5. Capacidad bajo supervisión para redactar y defender un trabajo original, con el objetivo de cumplir con los estándares de calidad exigidos para su publicación en revistas indexadas en bases de datos de alto impacto.

RCO6. Ser capaz de identificar oportunidades de innovación y transferencia tecnológica en el ámbito de la ciencia y la tecnología cuánticas.

RCO7. Conocer la literatura básica y ser capaz de resolver problemas estándar en el área de Información y la Computación Cuántica.

RCO11. Conocer la literatura básica de las aplicaciones de la mecánica cuántica al área de la Materia Condensada.

RCO12. Conocer la literatura básica de las aplicaciones de la mecánica cuántica al área de las Tecnologías Cuánticas.



Competencias

RC1. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

RC2. Aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

RC3. Tener la capacidad de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.

RC4. Capacidad de comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

RC5. Poseer las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.



Habilidades o destrezas

HE= Habilidades de amplio espectro

RHE1. Tener capacidad de utilizar con las herramientas de búsqueda de recursos bibliográficos.

RHE2.Tener capacidad crítica para leer artículos de investigación e incorporar los resultados a su trabajo.

RHE3. Ser capaz de redactar y presentar un trabajo original en alguna de las lenguas oficiales y en inglés.

RHE4. Capacidad para comunicar de forma clara y efectiva conceptos y resultados científicos, tanto a audiencias especializadas como no especializadas, mediante presentaciones y publicaciones.

RHE5. Capacidad para aprender de manera autónoma y mantenerse actualizado en los avances científicos y tecnológicos.



HT= Habilidades específicas del título

RHT1. Comprender y aplicar los principios fundamentales de la mecánica cuántica para analizar y resolver problemas en el ámbito de la investigación básica en ciencia cuántica.

RHT2. Comprender y aplicar los principios fundamentales de la mecánica cuántica para analizar y resolver problemas en el ámbito de la tecnología cuántica.

RHT3. Incorporarse provechosamente a un proyecto de investigación fundamental o aplicada involucrando aspectos cuánticos y de resolver problemas en entornos multidisciplinares.

RHT5. Evaluar y seleccionar las herramientas y técnicas adecuadas para la obtención de aplicaciones tecnológicas basadas en la física cuántica.

RHT6. Integrarse en una empresa orientada al desarrollo de tecnologías cuánticas, contribuyendo tanto al avance de su investigación y desarrollo como a la implementación de nuevas estrategias basadas en los principios de la mecánica cuántica.

Temario

Superconducting circuits. Superconductivity. Cooper pair condensate, tunneling and the Josephson effect. Copper pair reservoir modelling. Electrical circuit modelling. The SQUID. The Cooper pair box. Transmon and fluxonium. Other superconducting qubits.

Atoms. Atom trapping, optical lattices, simulations. MOT. Rydberg atoms. Dipole-dipole coupling. Gates.

NV centers. RMN. Sensing and metrology applications at room temperature.

Ions. Trapping, Paul and Penning traps. Lamb-Dicke parameter. Driving and sidebands. Cirac-Zoller bus. Møller-Sørensen gate.

Atoms. Atom trapping, optical lattices, simulations. MOT. Rydberg atoms. Dipole-dipole coupling. Gates.

Bibliografía

Bibliografía básica

Ion traps: a gentle introduction, Masatoshi Kajita, IOP Publishing (2022)

Saffman, Mark, Thad G. Walker, and Klaus Mølmer. "Quantum information with Rydberg atoms." Reviews of modern physics 82, no. 3 (2010): 2313-2363.

Introduction to Superconductivity, Michael Tinkham, Dover (2004)

Introduction to quantum electromagnetic circuits, Uri Vool and Michel Devoret, Int. J. Circ. Theor. Appl. 45, 897-934 (2017).

M. H. Levitt, Spin Dynamics: basics of Nuclear Magnetic Resonance, 2nd ed. Wiley & sons. 2013.

Revistas

List of relevant journal references provided by the lecturers.