- / -

Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη. Στην εισαγωγή γίνεται μια ιστορική ανασκόπηση. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται όλες εκείνες οι βασικές εισαγωγικές έννοιες που χρησιμοποιούνται από τη θεωρία του χάους και στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια στοιχειώδης σύνοψη της Κβαντομηχανικής, τονίζονται οι διαφορές από την κλασική θεωρία και επιχειρείται μια πρώτη προσέγγιση στο ερώτημα "μπορεί να υπάρξει κβαντικό χάος"; Επίσης γίνεται μια πρώτη αναφορά για τις στατιστικές κατανομές ιδιοτιμών και ιδιοσυναρτήσεων που παρατηρούνται στα κβαντομηχανικά συστήματα και βγαίνουν τα πρώτα θεωρητικά συμπεράσματα. Το δεύτερο μέρος είναι αφιερωμένο στα κβαντικά μπιλιάρδα. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με τις στατιστικές ιδιότητες των ιδιοτιμών και των ιδιοσυναρτήσεων. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά η μέθοδος μετασχηματισμού εφελκυσμού η οποία είναι και η μέθοδος που ακολουθήθηκε για την εξαγωγή των ιδιοτιμών στα πειραματικά μας δεδομένα. Επίσης παρουσιάζεται το μπιλιάρδο του Robnik και διάφορα άλλα μπιλιάρδα. Τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από τη στατιστική ανάλυση των ιδιοτήτων των παραπάνω μπιλιάρδων. Επίσης υπάρχουν και τέσσερα παραρτήματα που αφορούν τη Θεωρία τυχαίων μητρών, Θεωρία διαταραχών, Στοιχειώδη τανυστική ανάλυση και άλλες αριθμητικές μεθόδους υπολογισμού των ιδιοτιμών και ιδιοκαταστάσεων κβαντικών μπιλιάρδων. / -

Ο κύριος σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να συγκεντρωθούν συγκεκριμένες θεωρήσεις που χρησιμοποιούν τον φορμαλισμό των συνεπών ιστοριών σε βασικά προβλήματα της κβαντικής θεωρίας και κβαντικής κοσμολογίας. Ο φορμαλισμός αυτός είναι πολλά υποσχόμενος για τον τομέα της κανονικής κβαντικής βαρύτητας. Ο λόγος που θα κάνουμε αυτή την ανασκόπηση είναι για να δώσουμε μία ενοποιημένη εικόνα στα ζητήματα αυτά και να μπορέσουμε να τα συγκρίνουμε. Συγκεκριμένα, το πρώτο μέρος αφορά δύο διαφορετικές προσεγγίσεις για το πρόβλημα του χρόνου άφιξης στην κβαντομηχανική, εκ των οποίων και οι δύο χρησιμοποιούν φορμαλισμό ιστοριών. Η πρώτη έγινε από τους Halliwell και Yearsly (2009) και η δεύτερη από τους Anastopoulo και Saviddou (2012). Από την σύγκριση αυτών καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι και οι δύο δίνουν μία αδρομερή μορφή της εξίσωσης του Kijowski. Το δεύτερο μέρος αφορά την κβαντική κοσμολογία. Σε αυτό αρχικά παρουσιάζεται μία προσέγγιση με συνεπείς ιστορίες για την πυκνότητα πιθανότητας στην κβαντική κοσμολογία η οποία έγινε από τον Halliwell (2009). Στην συνέχεια παρουσιάζεται μία προσέγγιση με ιστορίες για μοντέλα μίνι-υπερχώρου από τους Anastopoulo and Savidou (2005). Σε αυτή κατασκευάζονται μοντέλα μίνι-υπερχώρου με όρους προβολικών τελεστών ιστοριών (HPO). Η σπουδαιότητα αυτού του φορμαλισμού έγκειται στο γεγονός ότι η γενική σχετικότητα σε αυτή την μορφή ικανοποιεί και τους χωροχρονικούς διαφορομορφισμούς και την άλγεβρα Dirac, με αποτέλεσμα να είναι εύκολα κβαντίσιμη. / The major purpose of this study is to consecrate specific approaches to some problems of quantum theory and quantum cosmology, in terms of decoherence histories formalism which is a very promising formalism for the canonical quantum gravity theories. The reason is to give a unified picture to these issues in order to be possible to compare them. Specifically, the first part contains two different approaches to the time of arrival in quantum mechanics, both of these use a histories formalism. The first is from Halliwell and Yearsly (2009) and the second from Anastopoulos and Saviddou (2012). By comparing them we deduce that both of them first gives a coarse-grain form of the Kijowski' s probability distribution. The second part concerns quantum cosmology. In this, we presented a decoherent histories approach to quantum cosmological probabilities, in which was used a complex potential, from Halliwell (2009). After that we present a histories approach to minisuperspace models by Anastopoulos and Savidou (2005). In this, minisuperspace models is written in terms of histories projector operator (HPO) formalism. The spectacular of this is that in that form general relativity satisfies both spacetime diffeomorfisms and Dirac algebra, which is very important because it is easier to be quantized.

Στην παρούσα εργασία μελετάται το φαινόμενο της Κβαντικής Αποσυνοχής (Decoherence) υπό την επίδραση εξωτερικού θορύβου. Στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνεται ανασκόπηση των βασικών εννοιών της Κβαντικής Πληροφορικής, της Θεωρίας Αποσυνοχής και του Στοχαστικού Λογισμού. Στο δεύτερο-ερευνητικό μέρος μελετάται η Decoherence δύο qubits, τα οποία ανήκουν στην Αλυσίδα XY του Heisenberg. Τα qubits αυτά μελετώνται τόσο εντός ομογενούς μαγνητικού πεδίου όσο και εντός μαγνητικού πεδίου στοχαστικού χαρακτήρα. Επίσης, παρουσιάζονται και κάποια αριθμητικά αποτελέσματα στην περίπτωση που έχουμε θόρυβο στο μαγνητικό πεδίο και στη σταθερά συζεύξεως Jx. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις (όπου έχουμε θόρυβο) ευρίσκουμε Decoherence Free Subspaces. Τέλος, προτείνεται τρόπος ανάκτησης της Entanglement στην περίπτωση μικτής αρχικής κατάστασης του συστήματος των qubits. / In the current Master Thesis, the phenomenon of the Quantum Decoherence under the influence of external noise is examined. The first part is a review of the basic elements of Quantum Information Theory, Decoherence Theory, and Stochastic Calculus. In the second part, the Decoherence of two qubits that belong to the XY Heisenberg Chain is studied. The first case is where these qubits are placed in a constant magnetic field, while the second one is where the magnetic field has stochastic behavior. Furthermore, some arithmetic results, in the case of external noise in both the magnetic field and the coupling constant Jx are presented. In the last two cases (where we have noise), we find Decoherence Free Subspaces. Finally, we propose a way to rebound the Entanglement of these two qubits, if they are prepared in a mixed initial state.