Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Maranhão
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| Programa de Pós-Graduação: |
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA/CCET
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| Departamento: |
DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6103 |
Resumo: | The last decade has witnessed important theoretical and experimental advances aimed at understanding quantum coherence, a quantum resource that finds applications in quantum metrology, quantum computing, and quantum thermodynamics. In this context, the formalism proposed by Baumgratz-Cramer-Plenio (BCP) stands out, which allows characterizing coherence through measures of distinguishability of quantum states. Due to the nonuniqueness character of these measures, it follows that several coherence quantifiers derive from this formalism, for example, the ℓ1-norm of coherence, and the relative entropy of coherence. In contrast, the study of coherence can also be implemented through the coherence order formalism. In turn, such a technique involves the analysis of the interference effects between quantum states and fixed basis vectors. In this work, we investigate the characterization of coherence in finite-dimensional quantum systems. We compare the BCP formalism with the coherence order approach. We show the existence of a link between both cases for 1-qubit states. In particular, we derive an invariant that relates coherence and purity of finite-dimensional states. We study the dynamics of coherence in open quantum systems, mainly evaluating 1-qubit and 2-qubit states. We investigate the evolution of coherence measures of bipartite systems whose non-unitary dynamics is described by the dephasing map. Finally, we address the effective dynamics of 2-qubit states in terms of the amplitude damping map, which exhibits crossovers between the Markovian and non-Markovian regimes. In this case, we show that the coherence characterization allows us to certify memory effects through non-Markov signatures of the dynamics of the open quantum system. |
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In this context, the formalism proposed by Baumgratz-Cramer-Plenio (BCP) stands out, which allows characterizing coherence through measures of distinguishability of quantum states. Due to the nonuniqueness character of these measures, it follows that several coherence quantifiers derive from this formalism, for example, the ℓ1-norm of coherence, and the relative entropy of coherence. In contrast, the study of coherence can also be implemented through the coherence order formalism. In turn, such a technique involves the analysis of the interference effects between quantum states and fixed basis vectors. In this work, we investigate the characterization of coherence in finite-dimensional quantum systems. We compare the BCP formalism with the coherence order approach. We show the existence of a link between both cases for 1-qubit states. In particular, we derive an invariant that relates coherence and purity of finite-dimensional states. We study the dynamics of coherence in open quantum systems, mainly evaluating 1-qubit and 2-qubit states. We investigate the evolution of coherence measures of bipartite systems whose non-unitary dynamics is described by the dephasing map. Finally, we address the effective dynamics of 2-qubit states in terms of the amplitude damping map, which exhibits crossovers between the Markovian and non-Markovian regimes. In this case, we show that the coherence characterization allows us to certify memory effects through non-Markov signatures of the dynamics of the open quantum system.A última década testemunhou importantes avanços teórico-experimentais voltados à compreensão da coerência quântica, um recurso quântico que encontra aplicações na metrologia quântica, computação quântica, e termodinâmica quântica. Neste contexto, destaca-se o formalismo de Baumgratz-Cramer-Plenio (BCP) que permite caracterizar coerência através de medidas de distinguibilidade de estados quânticos. Em virtude do caráter não-unívoco destas medidas, segue que diversos quantificadores de coerência decorrem deste formalismo, por exemplo, a norma-ℓ1 de coerência, e a entropia relativa de coerência. Em contrapartida, o estudo da coerência também pode ser implementado através do formalismo de ordens de coerência. Por sua vez, tal técnica envolve a análise dos efeitos de interferência entre estados quânticos de prova e vetores de base fixos. Neste trabalho, investigamos a caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão f inita. Promovemos uma comparação entre o formalismo BCP e a abordagem de ordens de coerência. Mostramos a existência de um vínculo entre ambos casos para estados de 1-qubit. Em especial, derivamos um invariante que relaciona coerência e pureza de estados de dimensão finita. Estudamos a dinâmica de coerência em sistemas quânticos abertos, sobretudo avaliando estados de 1-qubit e 2-qubits. Investigamos a evolução de medidas de coerência de estados de sistemas bipartido cuja dinâmica não-unitária é descrita pelo mapa de defasagem. Por fim, abordamos a dinâmica efetiva de estados de 2-qubits em termos do mapa de atenuação de amplitude, a qual exibe transições entre os regimes Markoviano e não-Markoviano. Neste caso, mostramos que a caracterização de coerência permite certificar efeitos de memória por meio de assinaturas não-Markovianas da dinâmica do sistema quântico aberto.Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2025-04-15T17:38:58Z No. of bitstreams: 1 Janielton_Oliveira_de_Andrade.pdf: 3583797 bytes, checksum: 744a2a16ef982812b87da0131d920b9a (MD5)Made available in DSpace on 2025-04-15T17:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Janielton_Oliveira_de_Andrade.pdf: 3583797 bytes, checksum: 744a2a16ef982812b87da0131d920b9a (MD5) Previous issue date: 2024-09-05FAPEMAapplication/pdfporUniversidade Federal do MaranhãoPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA/CCETUFMABrasilDEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCETinformação quântica;coerência quântica;ordens de coerência;quantum information;quantum coherence;coherence orders.Física Clássica e Física Quântica; Mecânica e CamposCaracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finitaCharacterization of coherence in finite-dimensional quantum systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMAinstname:Universidade Federal do Maranhão (UFMA)instacron:UFMAORIGINALJanielton_Oliveira_de_Andrade.pdfJanielton_Oliveira_de_Andrade.pdfapplication/pdf3583797http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/6103/2/Janielton_Oliveira_de_Andrade.pdf744a2a16ef982812b87da0131d920b9aMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82255http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/6103/1/license.txt97eeade1fce43278e63fe063657f8083MD51tede/61032025-04-15 14:38:58.933oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tedebc.ufma.br/jspui/PUBhttp://tedebc.ufma.br:8080/oai/requestrepositorio@ufma.br||repositorio@ufma.bropendoar:21312025-04-15T17:38:58Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA - Universidade Federal do Maranhão (UFMA)false |
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