Tiempos de coherencia T1 y T2
T1 (tiempo de relajación de energía) y T2 (tiempo de coherencia de fase) son las dos constantes de tiempo que determinan cuánto sobrevive un qubit: T1 mide la rapidez con que |1⟩ decae a |0⟩, T2 cuánto tiempo una superposición conserva su fase.
Qué significa
Un qubit real es un sistema cuántico abierto: interactúa constantemente con grados de libertad no controlados de su entorno, y el modelo de Bloch-Redfield caracteriza la decoherencia resultante con dos constantes de tiempo.T1, el tiempo de relajación longitudinal, fija la rapidez con que un qubit excitado pierde energía de |1⟩ de vuelta a |0⟩.Se mide aplicando un pulso Xπ y barriendo el tiempo de espera τ; la población del estado excitado traza un decaimiento exponencial.T2, el tiempo de relajación transversal, fija cuánto sobrevive la relación de fase dentro de una superposición, y se mide con interferometría de Ramsey — la energía puede permanecer mientras la información de fase se escapa.Durante una puerta, el error limitado por coherencia es, a primer orden, proporcional al tiempo de exposición: ε_coh ∼ T_gate/T_coh.En los transmones desplegados T1 suele estar entre 100 y 300 µs, y los récords de laboratorio de 2025 se acercan a 1 ms — incluso 100 µs son unas 2.500 veces una puerta de 40 ns, lo que suena generoso hasta que un circuito encadena miles de puertas.Lo crucial: T1 y T2 son magnitudes vivas.Difieren entre qubits del mismo chip y derivan día a día, y por eso los dispositivos deben recalibrarse continuamente.Analogía cotidiana
Errores comunes
- T1 y T2 NO son constantes fijas de un dispositivo — los qubits del mismo chip pueden diferir en varios factores, e incluso los valores de un solo qubit derivan de un día a otro. El pulso óptimo de ayer puede no ser óptimo hoy.
- La fórmula de error simple ε ≈ T_gate/T_coh NO siempre es válida — miente en el régimen limitado por fugas (puertas cortas), porque no contiene ningún término de fuga y subestima gravemente el error real de las puertas acortadas agresivamente.
Puntos clave
- T1 (relajación longitudinal) es el tiempo de decaimiento de energía |1⟩→|0⟩, medido aplicando un pulso Xπ y barriendo un tiempo de espera τ que traza un decaimiento exponencial — un ejemplo medido en la guía de Krantz es T1 = 85 µs.
- T2 (relajación transversal) es la vida útil de la coherencia de fase de una superposición, medida con interferometría de Ramsey — la energía puede sobrevivir mientras la fase se pierde.
- Los transmones modernos alcanzan T1 ≈ 100 µs, unas 2.500 veces una puerta de 40 ns — suena generoso, pero un circuito con miles de puertas lo consume rápido.
- El error de coherencia crece con el tiempo de exposición: ε_coh ∼ T_gate/T_coh — válido solo en el régimen limitado por coherencia (puertas lentas).
Comprueba tu comprensión
En la versión para niños de seis años: ¿qué pareja de analogías de una palabra corresponde a T1 y T2?
- A.T1 = coro, T2 = globo
- B.T1 = globo, T2 = coro
- C.T1 = escalera, T2 = globo
- D.T1 = columpio, T2 = escalera
Ver la respuesta
Respuesta: B. T1 = globo, T2 = coro
Por qué: T1 es el globo que se desinfla: la energía bombeada a |1⟩ se escapa de vuelta a |0⟩. T2 es el coro que pierde el ritmo: la energía permanece, pero la fase compartida — la «unión» — se pierde.
¿Cuándo te engaña gravemente la estimación simple ε ≈ T_gate/T_coh?
- A.Cuando la puerta es muy lenta (régimen limitado por coherencia)
- B.Cuando la puerta es muy rápida (régimen limitado por fugas)
- C.Siempre que T1 sea más largo que T2
- D.Nunca — siempre es exacta
Ver la respuesta
Respuesta: B. Cuando la puerta es muy rápida (régimen limitado por fugas)
Por qué: La fórmula no contiene ningún término de fuga, así que en el régimen de puertas cortas limitado por fugas subestima gravemente el error real. Solo es una estimación razonable de primer orden en el régimen de puertas lentas, limitado por coherencia.
Se apoya en
Fuente primaria: Krantz et al., A Quantum Engineer's Guide to Superconducting Qubits, Appl. Phys. Rev. 6, 021318 (2019), doi:10.1063/1.5089550
T1/T2 definitions and measurement protocols (Xpi + tau sweep, Ramsey) per Krantz SIII. Typical T1 values are explicitly phrased as approximate/era-dependent in the text; drift caveat sourced to arXiv:2606.03815 (verified 2026-07-03). Numbers refreshed 2026-07-10: deployed-transmon T1 typically 100-300 us; ~1 ms lab record per Aalto Univ., Nat. Commun. (2025).
Apréndelo con la práctica
Este concepto forma parte de un plan de 46 niveles, con un simulador interactivo y Lumen, un tutor cuyas respuestas se verifican antes de mostrarse. Los niveles 1–5 son gratuitos.