Caracterizando e quantificando não-localidade de estados quânticos a partir de quantificadores para comportamentos e desigualdades de Bell

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Ari Patrick Pereira da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02092022-173334/
Resumo: A não-localidade quântica é uma manifestação excêntrica de previsões quânticas quando vista pelos olhos de um observador. A não-localidade de Bell é uma consequência do emaranhamento, e implica que as estatísticas de certas medições realizadas em sistemas quânticos emaranhados espacialmente separados não podem ser explicadas por modelos de variáveis ocultas locais. Nesta tese, tratamos de quantificar não-localidade em dois casos. Primeiro definimos uma forma alternativa de quantificar a não-localidade de estados com base na não-localidade de comportamentos de Bell, chamada de volume não-local ponderado pelo traço. A construção é baseada no volume não-local, um quantificador de não-localidade para estados que conta o volume do conjunto de medidas que dão origem a comportamentos não- locais quando aplicados a este estado, mais a distância do traço, um quantificador de não-localidade para comportamentos baseado no distância entre o comportamento e o conjunto local. Mostramos que a anomalia fraca da não-localidade para o cenário (2, 2, 3) persiste, mas o mínimo local para não-localidade com o volume não-local ponderado pelo traço ocorre em um estado diferente em comparação com o mínimo para a versão não-ponderada, mostrando que a anomalia fraca não é uma característica intrínseca do cenário, mas é dependente da escolha do quantificador. Em seguida, estudamos mensurar a não-localidade de Bell em um cenário de muitas partículas emaranhadas, onde perdemos o conhecimento de quais partículas em Alice e Bob estão emaranhadas, com a única informação dada sendo as intensidades nos detectores em cada rodada do experimento com N pares de partículas. Mostramos que, apesar da não-localidade de Bell diminuir à medida que N aumenta, se as partes puderem distinguir pequenas diferenças nas intensidades nos detectores e a visibilidade for maior que 0.98, então a não-localidade de Bell ainda pode ser detectada experimentalmente até N = 15 partículas. Mostramos que essa predição pode ser testada com a tecnologia atual, mas requer assumir fair sampling.
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Primeiro definimos uma forma alternativa de quantificar a não-localidade de estados com base na não-localidade de comportamentos de Bell, chamada de volume não-local ponderado pelo traço. A construção é baseada no volume não-local, um quantificador de não-localidade para estados que conta o volume do conjunto de medidas que dão origem a comportamentos não- locais quando aplicados a este estado, mais a distância do traço, um quantificador de não-localidade para comportamentos baseado no distância entre o comportamento e o conjunto local. Mostramos que a anomalia fraca da não-localidade para o cenário (2, 2, 3) persiste, mas o mínimo local para não-localidade com o volume não-local ponderado pelo traço ocorre em um estado diferente em comparação com o mínimo para a versão não-ponderada, mostrando que a anomalia fraca não é uma característica intrínseca do cenário, mas é dependente da escolha do quantificador. Em seguida, estudamos mensurar a não-localidade de Bell em um cenário de muitas partículas emaranhadas, onde perdemos o conhecimento de quais partículas em Alice e Bob estão emaranhadas, com a única informação dada sendo as intensidades nos detectores em cada rodada do experimento com N pares de partículas. Mostramos que, apesar da não-localidade de Bell diminuir à medida que N aumenta, se as partes puderem distinguir pequenas diferenças nas intensidades nos detectores e a visibilidade for maior que 0.98, então a não-localidade de Bell ainda pode ser detectada experimentalmente até N = 15 partículas. Mostramos que essa predição pode ser testada com a tecnologia atual, mas requer assumir fair sampling.Quantum nonlocality is an eccentric manifestation of quantum predictions when viewed through the eyes of a observer. Bells nonlocality is a consequence of entanglement, and implies that the statistics of certain measurements performed in spatially separated entangled quantum systems cannot be explained by local hidden variable models. In this thesis, we try to quantify nonlocality in two cases. First, we define an alternative way to quantify the nonlocality of states based on the nonlocality of Bell behaviors, called trace-weighted nonlocal volume. The construction is based on the nonlocal volume, a quantifier of nonlocality for states that counts the volume of the set of measurements that give rise to nonlocal behaviors when applied to this state, plus the trace distance, a quantifier of nonlocality for behaviors based on the distance between the behavior and the local set. The key difference from preceding candidates was the introduction of a quantifier of nonlocality to weight each contribution from behaviors in the nonlocal volume. We list some interesting properties of this quantifier and investigate the (2, 2, 2) and (2, 3, 2) scenarios. We show that the weak anomaly of nonlocality for the (2, 2, 3) scenario persists, but the local minimum for nonlocality with the trace-weighted nonlocal volume occurs in a different state as compared to the minimum for the non-weighted version, showing that the weak anomaly is not an intrinsic characteristic of the scenario, but is dependent of the choice of quantifier. Then, We studied measuring Bell nonlocality in a scenario of many entangled particles, where we lose the knowledge of which particles in Alice and Bob are entangled, where the only information given are the intensities in the detectors in each round of the experiment with N pairs of particles. we show that, although Bell nonlocality decreases as N increases, if the parties can distinguish small differences in detector intensities and visibility is greater than 0.98, then Bell nonlocality can still be detected experimentally until N = 15 particles. We show that this prediction can be tested with current technology, but it requires assuming fair sampling.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPAmaral, Barbara LopesCosta, Ari Patrick Pereira da2022-08-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02092022-173334/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-10-17T22:13:34Zoai:teses.usp.br:tde-02092022-173334Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-10-17T22:13:34Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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