Probing reality : exploring realism, classicality, and measurement

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Fucci, Danilo Micali
Orientador(a): Angelo, Renato Moreira, 1974-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Teoria quântica
Medição
Realismo
Física
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/96952
Resumo: Orientador: Renato Moreira Angelo, Ph.D.
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaAngelo, Renato Moreira, 1974-Fucci, Danilo Micali2025-06-17T17:00:24Z2025-06-17T17:00:24Z2025https://hdl.handle.net/1884/96952Orientador: Renato Moreira Angelo, Ph.D.Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 28/02/2025Inclui referênciasResumo: Este trabalho aborda três questões fundacionais da mecânica quântica: realismo, classicalidade e medição. Utilizando a estrutura de teorias probabilísticas generalizadas (GPT), é proposto um critério de realismo independente de teoria. Fundamentado na premissa de que, em teorias realistas, medições revelam elementos preexistentes da realidade sem perturbar o estado físico, este critério generaliza a noção de realismo de Bilobran-Angelo (BA), ao qual se reduz no contexto da mecânica quântica. Duas medidas de desvio do realismo são introduzidas: a robustez de irrealismo, que quantifica a mistura mínima necessária para que um estado perca suas propriedades de irrealismo, e a divergência de realismo, que mede os desvios entre as probabilidades de um estado e seu correspondente após uma medição não seletiva. Uma análise numérica demonstra a compatibilidade qualitativa entre essas medidas e o quantificador de irrealismo de BA. A partir disso, um critério de classicalidade baseado em realismo também é proposto, fundamentado em teorias simpliciais e contextualizado na mecânica quântica em cenários envolvendo o estado completamente misto. Um modelo simplificado de medições sequenciais não seletivas em pares de observáveis não comutantes é analisado como uma representação de monitoramento ambiental contínuo, demonstrando que um regime operacionalmente clássico pode emergir com apenas dois graus de liberdade no ambiente. Adicionalmente, uma medida de classicalidade baseada em realismo é introduzida, com estudos de caso realizados para qubits e qutrits. Por fim, o problema da medição é explorado dentro de uma estrutura relacional inspirada no cenário do amigo de Wigner. Um arranjo experimental mínimo é proposto, envolvendo um agente, um sistema e um laboratório, juntamente com postulados que enfatizam o papel do agente como um sumidouro de informação. Essa interpretação destaca a estrutura hierárquica dos privilégios informacionais na medição, o descarte de sistemas medidos e as bases conceituais do processo de medição. A segunda lei da termodinâmica é reinterpretada como o aumento de termos de entropia local. Além disso, o paradoxo do amigo de Wigner é reformulado através de um experimento mental modificado, chamado "amigo de Wigner flutuante, que introduz um regime informacional completamente simétrico, onde todas as todos os observadores concordam em suas descrições. O problema da medição é então avaliado sob esta estruturaAbstract: This work addresses three foundational issues in quantum mechanics: realism, classicality, and measurement. Using the framework of generalized probabilistic theories (GPT), a novel theory-independent criterion for realism is devised. Grounded in the premise that, in realist theories, measurements reveal preexisting elements of reality without disturbing the physical state, this criterion generalizes the Bilobran-Angelo (BA) notion of realism, to which it reduces in the quantum mechanical context. Two measures of deviation from realism are introduced: robustness of irrealism, which quantifies the minimal mixing required for a state to lose its irrealism properties, and the divergence of realism, which measures deviations for the probabilities of a state and its post nonselective measurement counterpart. A numerical analysis demonstrates qualitative compatibility between these measures and BA’s irrealism quantifier. Building on this, a realism-based classicality criterion is proposed, rooted in simplicial theories and contextualized in quantum mechanics as scenarios involving the completely mixed state. A toy model of sequential pairwise nonselective measurements on noncommuting observables is analyzed as a simplified representation of continuous environmental monitoring, demonstrating that an operationally classical regime can emerge with only two environmental degrees of freedom. Additionally, a measure of realism-based classicality is introduced, with case studies conducted for qubits and qutrits. Finally, the measurement problem is explored within a relational framework inspired by the Wigner’s friend scenario. A minimal experimental setup is proposed, involving an agent, a system, and a laboratory, alongside postulates emphasizing the agent’s role as an information sink. This interpretation highlights the hierarchical structure of informational privileges in measurement protocols, the discarding of measured systems, and the conceptual foundation of the measurement process. The second law of thermodynamics is reinterpreted as the increase of local entropy terms. Furthermore, the Wigner’s friend paradox is reframed through a modified thought experiment, the floating Wigner’s friend, which introduces a completely symmetric informational regimen where all observable descriptions are concordant. The measurement problem is subsequently evaluated under this framework1 recurso online : PDF.application/pdfTeoria quânticaMediçãoRealismoFísicaProbing reality : exploring realism, classicality, and measurementinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisengreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - DANILO MICALI FUCCI.pdfapplication/pdf1792530https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/96952/1/R%20-%20T%20-%20DANILO%20MICALI%20FUCCI.pdf0d216be0ebc3aad3254560663c4feee2MD51open access1884/969522025-06-17 14:00:24.272open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/96952Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-06-17T17:00:24Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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