Determinación variacional del entrelazamiento geométrico de estados puros multi-qubit en computadores cuánticos = Variational determination of pure multi-qubit geometrical entanglement in NISQ computers.

Abstract

Los algoritmos cuánticos, como el algoritmo de Shor o el algoritmo de Grover, prometen una mejora significativa de la complejitud temporal por sobre sus equivalentes clásicos. Los aparatos cuánticos actuales, conocidos como computadores NISQ (Noisy intermediate-scale quantum), se caracterizan por presentar altos niveles de ruido en la realización fisica de qubits y operaciones cuánticas. Por otro lado, el entrelazamiento es reconocido como uno de los principales recursos en el estudio de la computación cuántica y la información cuántica. Sin embargo, las actuales limitaciones técnicas dificultan la aplicación de métodos convencionales para caracterizar entrelazamiento. En esta tesis se propone un algoritmo variacional para estimar la medida geométrica de entrelazamiento de estados puros multi-qubit. El algoritmo es robusto ante ruido y requiere solo de mediciones y compuertas de un qubit, por lo que es adecuado para aparatos NISQ. Esto es demostrado aplicando el método con éxito en los computadores de IBM Quantum para estados Greenberger-Horne-Zeilinger de 3, 4, y 5 qubits. Simulaciones numéricas con estados aleatorios muestran robustez y precisión del método. La escalabilidad del protocolo es demostrada numéricamente mediante técnicas de matrix product states (MPS) hasta 25 qubits.