Dos conceitos fundamentais da termodinâmica ao resetting de computadores quânticos
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16230 |
Resumo: | Thermodynamic has been known and studied for centuries, whereas the field of computing, more specifically quantum computing, is new and currently a lot of research has being done to understand and develop this field of physics. Despite the difference in age these branches have, they are understood and expressed by fundamental functions and principles, such as energy, entropy, information, heat, concepts of dissipation and conservation, among many others examples, and the advancement and development of areas allow us to be always updated. Just in the last century, for example, we started, in the scope of computing, to relate entropy with information. Also in this last century it was developed by R. Landauer a principle that relates information with heat flux, this last one has always been strongly linked to the area of thermodynamics, and thus it made clear to us the intersection between the two areas. As time goes by, quantum computing arises and it is growing rapidly, mainly due to its technological appeal. In this work, we are focused on the connection between these branches and just as Landauer's principle we focus our studies on functions that connect the two areas, using appropriate definitions for quantum systems, in order to increase our understanding of quantum thermodynamics. Through the analysis of the results obtained, we were able to observe new and some even counterintuitive behaviors. One of these ones noticed allowed us to develop a reset protocol for quantum systems, a tool widely used in quantum computing. |
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Diniz, Ciro MichelettiVillas-Bôas, Celso Jorgehttp://lattes.cnpq.br/5700887540085418http://lattes.cnpq.br/3102671365275808dd0fcddf-cbba-4c59-9f17-6f8d5b0113862022-06-01T19:19:48Z2022-06-01T19:19:48Z2022-04-18DINIZ, Ciro Micheletti. Dos conceitos fundamentais da termodinâmica ao resetting de computadores quânticos. 2022. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16230.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16230Thermodynamic has been known and studied for centuries, whereas the field of computing, more specifically quantum computing, is new and currently a lot of research has being done to understand and develop this field of physics. Despite the difference in age these branches have, they are understood and expressed by fundamental functions and principles, such as energy, entropy, information, heat, concepts of dissipation and conservation, among many others examples, and the advancement and development of areas allow us to be always updated. Just in the last century, for example, we started, in the scope of computing, to relate entropy with information. Also in this last century it was developed by R. Landauer a principle that relates information with heat flux, this last one has always been strongly linked to the area of thermodynamics, and thus it made clear to us the intersection between the two areas. As time goes by, quantum computing arises and it is growing rapidly, mainly due to its technological appeal. In this work, we are focused on the connection between these branches and just as Landauer's principle we focus our studies on functions that connect the two areas, using appropriate definitions for quantum systems, in order to increase our understanding of quantum thermodynamics. Through the analysis of the results obtained, we were able to observe new and some even counterintuitive behaviors. One of these ones noticed allowed us to develop a reset protocol for quantum systems, a tool widely used in quantum computing.Enquanto a área da termodinâmico é há séculos conhecida e estudada, a área da computação, mais especificamente da computação quântica, é recente e são muitas as pesquisas feitas atualmente para se compreender e desenvolver tal área. Apesar da diferença de idade e de conceitos que esses ramos da física têm, os dois são entendidos e expressos por funções e princípios fundamentais, tais como energia, entropia, informação, calor, conceitos de dissipação e conservação, entre muitos outros. Com o avanço e desenvolvimento das áreas o entendimento que temos sobre tais assuntos está sempre se atualizando. Somente no último século, por exemplo, passamos a relacionar entropia com informação no escopo da computação. Também neste último século que foi desenvolvido por R. Landauer um princípio que relacionava, também na área da computação, informação com calor, este que sempre foi fortemente ligado a área da termodinâmica. Assim, foi possível notar que haviam intersecções entre as as áreas da computação e da termodinâmica. Com o passar do tempo, surgiu a computação quântica, que apesar de nova, é uma área que está crescendo rapidamente, principalmente devido ao seu apelo tecnológico. Neste trabalho, estamos focados na ligação que estes ramos possuem, e assim como o princípio de Landauer, focamos nossos estudos em funções que conectam as duas áreas, usando definições apropriadas para sistemas quânticos, a fim de aumentar a compreensão que temos sobre a termodinâmica quântica. Através das análises dos resultados obtidos, fomos capazes de observar comportamentos novos e alguns até contraintuitivos sobre as dinâmicas das funções que foram estudas. Um desses comportamentos nos proporcionou desenvolver um protocolo de reinicialização de sistemas quânticos, ferramenta esta que é muito utilizada na computação.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)131668/2020-0porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessMecânica quânticaTermodinâmicaCadeias de qubitsComputação quânticaThermodynamicQubit chainQuantum mechanicsQuantum computingCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICADos conceitos fundamentais da termodinâmica ao resetting de computadores quânticosFrom the thermodynamic fundamental concepts to the resetting of quantum computersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600a64de365-965a-42a8-b54f-9eb0da8fbfa6reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_Ciro.pdfDissertação_Ciro.pdfDissertaçãoapplication/pdf2655644https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Ciro.pdf710ebc4022f399d2324fe8e75810b840MD51carta versão final MODELO.pdfcarta versão final MODELO.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf576309https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/3/carta%20versa%cc%83o%20final%20MODELO.pdfd987a0ce34ece5579ceb23affea6b50dMD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTDissertação_Ciro.pdf.txtDissertação_Ciro.pdf.txtExtracted texttext/plain131252https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Ciro.pdf.txtde70eb2afaf5a47913c0c8f9d7aa4a13MD55carta versão final MODELO.pdf.txtcarta versão final MODELO.pdf.txtExtracted texttext/plain1398https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/7/carta%20versa%cc%83o%20final%20MODELO.pdf.txt0cf7be2417d3fbde85094a2a64e6764cMD57THUMBNAILDissertação_Ciro.pdf.jpgDissertação_Ciro.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7181https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/6/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Ciro.pdf.jpg901d68739275599c505dba63f03f5e9fMD56carta versão final MODELO.pdf.jpgcarta versão final MODELO.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6186https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16230/8/carta%20versa%cc%83o%20final%20MODELO.pdf.jpg3b585eae47c35198f637a31c314b8a69MD58ufscar/162302023-09-18 18:32:16.735oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16230Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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