Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: ANDRADE, Janielton Oliveira de lattes
Orientador(a): PIRES, Diego Paiva lattes
Banca de defesa: PIRES, Diego Paiva lattes, PINTO, Diogo de Oliveira Soares lattes, SILVA, Edilberto Oliveira lattes, FERREIRA JUNIOR, Manoel Messias lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Maranhão
Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA/CCET
Departamento: DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
País: Brasil
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.
id UFMA_26e859ca3f2b7cf8e7dfb233e812c9aa
oai_identifier_str oai:tede2:tede/6103
network_acronym_str UFMA
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA
repository_id_str
spelling PIRES, Diego Paivahttp://lattes.cnpq.br/5133861287064190PIRES, Diego Paivahttp://lattes.cnpq.br/5133861287064190PINTO, Diogo de Oliveira Soareshttp://lattes.cnpq.br/5312105238639903SILVA, Edilberto Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/3258989322547560FERREIRA JUNIOR, Manoel Messiashttp://lattes.cnpq.br/5263880569990712http://lattes.cnpq.br/2039405058179481ANDRADE, Janielton Oliveira de2025-04-15T17:38:58Z2024-09-05RIBEIRO , Ilmo Andreisson Marques. Potencial de produção de biogás a partir do aproveitamento de resíduos ruminais de abatedouro de bovinos. 2024. 116 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Física/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2024.https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6103The 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.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
dc.title.por.fl_str_mv Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Characterization of coherence in finite-dimensional quantum systems
title Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
spellingShingle Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
ANDRADE, Janielton Oliveira de
informação quântica;
coerência quântica;
ordens de coerência;
quantum information;
quantum coherence;
coherence orders.
Física Clássica e Física Quântica; Mecânica e Campos
title_short Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
title_full Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
title_fullStr Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
title_full_unstemmed Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
title_sort Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
author ANDRADE, Janielton Oliveira de
author_facet ANDRADE, Janielton Oliveira de
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv PIRES, Diego Paiva
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5133861287064190
dc.contributor.referee1.fl_str_mv PIRES, Diego Paiva
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5133861287064190
dc.contributor.referee2.fl_str_mv PINTO, Diogo de Oliveira Soares
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5312105238639903
dc.contributor.referee3.fl_str_mv SILVA, Edilberto Oliveira
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3258989322547560
dc.contributor.referee4.fl_str_mv FERREIRA JUNIOR, Manoel Messias
dc.contributor.referee4Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5263880569990712
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2039405058179481
dc.contributor.author.fl_str_mv ANDRADE, Janielton Oliveira de
contributor_str_mv PIRES, Diego Paiva
PIRES, Diego Paiva
PINTO, Diogo de Oliveira Soares
SILVA, Edilberto Oliveira
FERREIRA JUNIOR, Manoel Messias
dc.subject.por.fl_str_mv informação quântica;
coerência quântica;
ordens de coerência;
topic informação quântica;
coerência quântica;
ordens de coerência;
quantum information;
quantum coherence;
coherence orders.
Física Clássica e Física Quântica; Mecânica e Campos
dc.subject.eng.fl_str_mv quantum information;
quantum coherence;
coherence orders.
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Física Clássica e Física Quântica; Mecânica e Campos
description 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.
publishDate 2024
dc.date.issued.fl_str_mv 2024-09-05
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2025-04-15T17:38:58Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv RIBEIRO , Ilmo Andreisson Marques. Potencial de produção de biogás a partir do aproveitamento de resíduos ruminais de abatedouro de bovinos. 2024. 116 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Física/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2024.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6103
identifier_str_mv RIBEIRO , Ilmo Andreisson Marques. Potencial de produção de biogás a partir do aproveitamento de resíduos ruminais de abatedouro de bovinos. 2024. 116 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Física/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2024.
url https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6103
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Maranhão
dc.publisher.program.fl_str_mv PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA/CCET
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFMA
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Maranhão
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA
instname:Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
instacron:UFMA
instname_str Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
instacron_str UFMA
institution UFMA
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA
bitstream.url.fl_str_mv http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/6103/2/Janielton_Oliveira_de_Andrade.pdf
http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/6103/1/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 744a2a16ef982812b87da0131d920b9a
97eeade1fce43278e63fe063657f8083
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA - Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@ufma.br||repositorio@ufma.br
_version_ 1853508046107443200