Influência da polarização e do ambiente nos aspectos complementares da natureza quântica da luz
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Física Programa de Pós-Graduação em Física UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30263 |
Resumo: | Although the wave-particle duality is not a relatively new concept in modern physics, the interest in it remains an important point of study and investigation. Attributing mutually exclusive behaviors of a quantum system to the experimental apparatus to which it is subjected, in the example of a two-path interferometer, the wave and particle aspects are quantified through the visibility of the interference fringes and information about the path taken by the particles. In this work, we use quantum information theoretical tools to derive two quantities that measure the wave and particle aspects in the scenario of the Young’s double slit experiment for a photon system. The derivation of these quantities was based on the formalism of the unified density matrix of coherence and polarization, which allowed us to obtain quantifiers capable of describing the combined influence of the path taken by the photons, as well as the polarization. It is possible to verify that these quantifiers obey a complementarity relation analogous to the EGY inequality, whose validity is tested through some examples with pure and mixed quantum states. By extending the study of wave-particle duality to open systems, we confront the reality of the decoherence effect. Though it plays a fundamental role in the study of the quantum-to-classical transition, for quantum systems the decoherence effect acts as an obstacle to quantum information processing. We show here that quantifiers can be useful for investigating in which ways the environment in question interferes in the loss of quantum information encoded in the photons and the consequences of the types of environments used for information processing. |
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Influência da polarização e do ambiente nos aspectos complementares da natureza quântica da luzFísica - PolarizaçãoRelação de complementaridadeSistema quântico abertoDecoerênciaComplementarity relationsPolarizationOpen quantum systemsDecoherenceCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAAlthough the wave-particle duality is not a relatively new concept in modern physics, the interest in it remains an important point of study and investigation. Attributing mutually exclusive behaviors of a quantum system to the experimental apparatus to which it is subjected, in the example of a two-path interferometer, the wave and particle aspects are quantified through the visibility of the interference fringes and information about the path taken by the particles. In this work, we use quantum information theoretical tools to derive two quantities that measure the wave and particle aspects in the scenario of the Young’s double slit experiment for a photon system. The derivation of these quantities was based on the formalism of the unified density matrix of coherence and polarization, which allowed us to obtain quantifiers capable of describing the combined influence of the path taken by the photons, as well as the polarization. It is possible to verify that these quantifiers obey a complementarity relation analogous to the EGY inequality, whose validity is tested through some examples with pure and mixed quantum states. By extending the study of wave-particle duality to open systems, we confront the reality of the decoherence effect. Though it plays a fundamental role in the study of the quantum-to-classical transition, for quantum systems the decoherence effect acts as an obstacle to quantum information processing. We show here that quantifiers can be useful for investigating in which ways the environment in question interferes in the loss of quantum information encoded in the photons and the consequences of the types of environments used for information processing.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEmbora a dualidade onda-partícula não seja um conceito relativamente novo na física moderna, o interesse pela mesma continua sendo um importante ponto de estudos e investigações. Atribuindo comportamentos mutuamente exclusivos de um sistema quântico ao aparato experimental ao qual é submetido, no exemplo de um interferômetro de dois caminhos os aspectos de onda e de partícula são quantificados através da visibilidade das franjas de interferência e da informação sobre o caminho percorrido pelas partículas. Neste trabalho, utilizamos ferramentas teóricas da informação quântica para derivar duas quantidades que mensuram os aspectos de onda e de partícula no cenário do experimento da dupla fenda de Young para um sistema de fótons. A derivação dessas quantidades teve como base o formalismo da matriz densidade unificada de coerência e polarização, o que nos possibilitou obter quantificadores capazes de descrever a influência combinada do caminho tomado pelos fótons, bem como da polarização. É possível verificar que esses quantificadores obedecem a uma relação de complementaridade análoga à desigualdade EGY, cuja validade é testada através de alguns exemplos com estados quânticos puros e mistos. Ao estendermos o estudo da dualidade onda-partícula aos sistemas abertos, nos confrontamos com a realidade do efeito da decoerência. Apesar de desempenhar um papel fundamental no estudo da transição quântica para a clássica, em se tratando de sistemas quânticos o efeito da decoerência aparece como um obstáculo ao processamento da informação quântica. Aqui nós mostramos que os quantificadores podem ser úteis para investigar de que formas o ambiente em questão interfere na perda da informação quântica codificada nos fótons e as consequências dos tipos de ambientes usados para o processamento de informação.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBBernardo, Bertúlio de Limahttp://lattes.cnpq.br/0160318195238506Santos, Andréa Freire dos2024-05-23T14:42:10Z2023-08-182024-05-23T14:42:10Z2023-03-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30263porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-05-24T06:11:12Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/30263Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2024-05-24T06:11:12Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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