Memristores cuánticos

Dibujo20160707 quantum memristor scientific reports

Un memristor es un dispositivo cuya resistencia eléctrica presenta una histéresis, un efecto memoria. Igual que hay resistencias, capacitancias e inductancias cuánticas, nada prohíbe que haya memristores cuánticos. Nos lo proponen Mikel Sanz (Universidad del País Vasco, España) y varios colegas. Quizás su modelo teórico se pueda implementar usando circuitos superconductores en el régimen en que sus señales están cuantizadas. En dicho caso, podría tener aplicaciones en información cuántica y neurocomputación cuántica.

El artículo es P. Pfeiffer, I. L. Egusquiza, …, E. Solano, “Quantum memristors,” Scientific Reports 6: 29507 (2016), doi: 10.1038/srep29507, arXiv:1511.02192 [quant-ph]. Sobre memristores ye he hablado muchas veces en este blog.

Dibujo20160707 scheme lc circuit shunted by memristor and quantum measurement system scientific reports

El memristor cuántico es un dispositivo cuántico disipativo (una resistencia) cuya decoherencia está controlada por un bucle realimentado cerrado, que da lugar a una histéresis y al efecto memoria. El artículo presenta un modelo teórico que permite realizar simulaciones por ordenador de circuitos LC acoplados a memristores en régimen cuántico.

Dibujo20160707 hyteresis plots of the memristor unconditioned evolution scientific reports

En las simulaciones por ordenador las variables de estado del memristor siguen una dinámica cuántica que se simula mediante un modelo markoviano (ruido de Wiener). Por supuesto, la respuesta cuántica del dispositivo no es markoviana (y no está garantizado que se puedan aplicar el principio de superposición cuántico o lograr estados entrelazados). Para dibujar la curva de histéresis del memristor cuántico se usa la matriz densidad del sistema que se promedia para todas realizaciones del sistema. El resultado son las curvas de histéresis que se muestran en esta figura (curvas coloreadas) que son muy parecidas a las del memristor clásico (curvas a trazos), de ahí que se afirme que se ha simulado un memristor cuántico.

En resumen, una propuesta teórica sugerente que sigue la línea habitual para simular dispositivos Josephson superconductores en régimen cuántico. No creo que sea fácil estudiar a nivel experimental los dispositivos memristores en el régimen cuántico, pero en su caso se podrían verificar las predicciones del nuevo trabajo. Lo importante es que el nuevo modelo teórico permite diseñar y estudiar muchos circuitos mediante simulaciones, lo que podría llevar a descubrir alguna aplicación práctica interesante que sirva de motor para que los físicos experimentales busquen su realización práctica.

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