Fluxo de coerência quântica para um qubit evoluindo sobre a ação de canais quânticos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pozzobom, Mauro Buemo
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000m4hp
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/9261
Resumo: Quantum Coherence (QC) has a fundamental role in Quantum Mechanics (QM). It has been studied since the emergence of QM. However, this quantum feature is easily destroyed when a physical system interacts with the environment. Also, recently the quantum coherence has been highlighted because of the possibility of using its as a resource in the Quantum Information Science (QIS). In this work we study the QC flow of a qubit (two-level system) interacting with the environment modeled by quantum channels of noise that are very common in QIS. These channels represent some physical systems and are widely used for error correction studies. We calculate the QC by the l1-norm, doing this for the different channels seeking to relate it to the entanglement, which is also another key topic in QM. We note that in the amplitude damping channel the total QC is equal to the sum of the local and non-local parts and that the non-local part is equivalent to entanglement. For the phase damping channel, entanglement does not cover all non-local QC. Here there is a gap between them that may depend on the time and on the initial state. Besides, for the bit, phase, and bit phase flip channels the possibility and the conditions for invariance of QC are considered. Also, we notice that for the depolarizing channel we can use the qubit as a catalyst for the creation of non-local QC and entanglement. We, as well, observed that even initial states incoherent can lead to transient quantum coherence between system and environment. We also showed that the emergence of entanglement does not necessarily imply the destruction of QC. Furthermore, we investigated whether QC is lost or changed into other types of correlations and besides which initial conditions allow making quantum coherence robust to decoherence.
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We calculate the QC by the l1-norm, doing this for the different channels seeking to relate it to the entanglement, which is also another key topic in QM. We note that in the amplitude damping channel the total QC is equal to the sum of the local and non-local parts and that the non-local part is equivalent to entanglement. For the phase damping channel, entanglement does not cover all non-local QC. Here there is a gap between them that may depend on the time and on the initial state. Besides, for the bit, phase, and bit phase flip channels the possibility and the conditions for invariance of QC are considered. Also, we notice that for the depolarizing channel we can use the qubit as a catalyst for the creation of non-local QC and entanglement. We, as well, observed that even initial states incoherent can lead to transient quantum coherence between system and environment. We also showed that the emergence of entanglement does not necessarily imply the destruction of QC. Furthermore, we investigated whether QC is lost or changed into other types of correlations and besides which initial conditions allow making quantum coherence robust to decoherence.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA Coerência Quântica (CQ) tem aspecto fundamental na Mecânica Quântica (MQ), ela é estudada desde o surgimento da MQ todavia, a CQ é uma característica que é facilmente destruída quando um sistema físico interage com o meio ambiente. Além disso, recentemente a coerência quântica tem tido destaque devido a possibilidade de sua utilização como um recurso na Ciência da Informação Quântica (CIQ). Nesse trabalho estudamos o fluxo de CQ de um qubit (sistema de dois níveis) interagindo com o ambiente modelado por canais quânticos de ruído que são muito comuns em CIQ. Esses canais representam alguns sistemas físicos e são amplamente utilizados para o estudo de correção de erros, por exemplo. Calculamos a CQ baseados na norma-l1 para os diferentes canais buscando relacioná-la com o emaranhamento, que também é outro tópico fundamental em MQ. Notamos que para o canal amplitude damping a CQ total é igual a soma das partes local e não-local e que a parte não-local equivale ao emaranhamento. Para o canal phase damping o emaranhamento não abrange toda a CQ não-local, existindo uma lacuna entre eles que pode depender do tempo e do estado inicial. Além disso, para os canais bit, phase e bit phase flip são consideradas a possibilidade e condições para invariância da CQ. Ainda notamos que para o canal depolarizing podemos usar o qubit como um catalisador para a criação de CQ e de emaranhamento. Observamos ainda que mesmo estados iniciais incoerentes podem levar à criação de coerência quântica transitória entre sistema e ambiente. Vimos também que o surgimento do emaranhamento não implica necessariamente na diminuição da CQ do qubit. Investigamos ainda se a CQ é perdida ou transformada em outros tipos de correlações e também quais condições iniciais possibilitam tornar a coerência quântica mais robusta.Universidade Federal de Santa MariaBRFísicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em FísicaMaziero, Jonashttp://lattes.cnpq.br/1270437648097538Baierle, Rogério Joséhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782775Y3Estrada, Ruben Auccaisehttp://lattes.cnpq.br/0002149327190402Pozzobom, Mauro Buemo2017-05-092017-05-092016-08-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfPOZZOBOM, Mauro Buemo. Quantum coherence flow for a qubit evolving under the action of quantum channels. 2016. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2016.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/9261ark:/26339/001300000m4hpporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2017-07-25T14:52:22Zoai:repositorio.ufsm.br:1/9261Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2017-07-25T14:52:22Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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description Quantum Coherence (QC) has a fundamental role in Quantum Mechanics (QM). It has been studied since the emergence of QM. However, this quantum feature is easily destroyed when a physical system interacts with the environment. Also, recently the quantum coherence has been highlighted because of the possibility of using its as a resource in the Quantum Information Science (QIS). In this work we study the QC flow of a qubit (two-level system) interacting with the environment modeled by quantum channels of noise that are very common in QIS. These channels represent some physical systems and are widely used for error correction studies. We calculate the QC by the l1-norm, doing this for the different channels seeking to relate it to the entanglement, which is also another key topic in QM. We note that in the amplitude damping channel the total QC is equal to the sum of the local and non-local parts and that the non-local part is equivalent to entanglement. For the phase damping channel, entanglement does not cover all non-local QC. Here there is a gap between them that may depend on the time and on the initial state. Besides, for the bit, phase, and bit phase flip channels the possibility and the conditions for invariance of QC are considered. Also, we notice that for the depolarizing channel we can use the qubit as a catalyst for the creation of non-local QC and entanglement. We, as well, observed that even initial states incoherent can lead to transient quantum coherence between system and environment. We also showed that the emergence of entanglement does not necessarily imply the destruction of QC. Furthermore, we investigated whether QC is lost or changed into other types of correlations and besides which initial conditions allow making quantum coherence robust to decoherence.
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