Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7712_1.pdf: 1946482 bytes, checksum: b1e1fe7368ef1eaa4d27ce22a81b8a35 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta dissertação estudamos o emaranhamento quântico como ferramenta para a computação e informação quântica. Restringimo-nos ao emaranhamento bipartite existente entre dois qubits descritos por um hamiltoniano de Heisenberg. A escolha deste hamiltoniano devese ao fato de vá rios sistemas físicos distintos conseguirem simulá -los além de ser possível a construção de portas lógicas através dos controles de seus parâmetros por intervalos de tempos específicos. A restrição a dois qubits é motivada pelo objetivo central deste trabalho: compreender melhor o que é o emaranhamento. O escudo de casos simples favorece um posterior entendimento de situações mais complexas. Atacamos o problema por intermédio de diversos formalismos: o canônico (matricial ), o de segunda quantização e por últime através da álgebra geométrica. Os principais resultados consistem, primeiramente, na quantificação do emaranhamento de formação numa temperature arbitrária para este sistema de dois qubits, sendo uma proposta para gerar emaranhamento sob demanda para uso em computação e informative quân- tica. Conseguimos, também, um avanço na compreensão (etapa crucial ao desenvolvimento desta área) do emarmzhatrlento na linguagem de álgebra geométrica

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-06-05T19:06:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-Alan-Santos.pdf: 1388458 bytes, checksum: 78a7d86fee02f0ef7bd2769f6f738b58 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T19:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-Alan-Santos.pdf: 1388458 bytes, checksum: 78a7d86fee02f0ef7bd2769f6f738b58 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Evolução adiabática é uma poderosa técnica em computação e informação quântica. No entanto, sua performance é limitada pelo teorema adiabático da mecânica quântica. Neste cenário, atalhos para adiabaticidade, tais como concebidos pela teoria superadiabática, constituem uma valiosa ferramenta para acelerar o comportamento quântico adiabático. Nesta dissertação nós introduzimos dois diferentes modelos capazes de realizar computação quântica superadiabática, onde nosso método é baseado no uso de atalhos para adiabaticidade via Hamiltonianos contra-diabáticos. O primeiro modelo mostrado aqui é baseado no uso do teleporte quântico superadiabático, introduzido nessa dissertação, como um primitivo para computação quântica. Dessa forma, nós fornecemos o Hamiltoniano contra-diabático para portas arbitrárias de n qbits. Além disso, nossa abordagem relaciona, por meio de uma simples transformação unitária, o Hamiltoniano contra-diabático para o teleporte de portas arbitrárias de n q-bits com o Hamiltoniano contra-diabático usado para o teleporte de estados de n q-bits. No segundo modelo nós usamos o conceito de evoluções superadiabáticas controladas para mostrar como implementar portas quânticas n-controladas arbitrárias. Notavelmente, essa tarefa pode ser realizada por um simples Hamiltoniano contra-diabático independente do tempo. Ambos os modelos podem ser usados para a implementação de diferentes conjuntos universais de portas quânticas. Nós mostramos que o uso do quantum speed limit (limite de velocidade quântica) sugere que o tempo de evolução superadiabática é compatível com intervalos tempos arbitrariamente pequenos, onde essa arbitrariedade está vinculada ao custo energético necessário para realizar a evolução superadiabática . / Adiabatic evolution is a powerful technique in quantum information and computation. However, its performance is limited by the adiabatic theorem of quantum mechanics. In this scenario, shortcuts to adiabaticity, such as provided by the superadiabatic theory, constitute a valuable tool to speed up the adiabatic quantum behavior. In this dissertation we introduce two different models to perform universal superadiabatic quantum computing, which are based on the use of shortcuts to adiabaticity by counter-diabatic Hamiltonians. The first model is based on the use of superadiabatic quantum teleportation, introduced in this dissertation, as a primitive to quantum computing. Thus, we provide the counter-diabatic driving for arbitrary n-qubit gates. In addition, our approach maps the counter-diabatic Hamiltonian for an arbitrary n-qubit gate teleportation into the implementation of a rotated counter-diabatic Hamiltonian for an nqubit state teleportation. In the second model we use the concept of controlled superadiabatic evolutions to show how we can implement arbitrary n-controlled quantum gates. Remarkably, this task can be performed by simple time-independent counter-diabatic Hamiltonians. These two models can be used to design different sets of universal quantum gates. We show that the use of the quantum speed limit suggests that the superadiabatic time evolution is compatible with arbitrarily small time intervals, where this arbitrariness is constrained to the energetic cost necessary to perform the superadiabatic evolution.

Orientador: Mario Leandro Aolita / Banca:Alexandre Reily Rocha / Banca: Juan Felipe Carrasquilla / Resumo: Usamos métodos de aprendizagem supervisionada para estudar a decodificação de erros em códigos tóricos de diferentes tamanhos. Estudamos múltiplos modelos de erro, e obtemos figuras da eficácia de decodificação como uma função da taxa de erro de um único qubit. Também comentamos como o tamanho das redes neurais decodificadoras e seu tempo de treinamento aumentam com o tamanho do código tórico. / Abstract: We use supervised learning methods to study the error decoding in toric codes ofdifferent sizes. We study multiple error models, and obtain figures of the decoding efficacyas a function of the single qubit error rate. We also comment on how the size of thedecoding neural networks and their training time scales with the size of the toric code / Mestre

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 96667 bytes, checksum: e7f1fe5d7d1c5dc220ec648e01fc9e42 (MD5) Previous issue date: 2006-10-10 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The Theory of Games is a mathematical formalism used to analyze conflicts between two or more parts. In those conflicts, each part has a group of actions (strategies) that aids them in the optimization of their objectives. The objectives of the players are the rewards (payoffs) given according to their chosen strategy. By quantizing a game, advantages in operational efficiency and in the stability of the game solutions are demonstrated. In a quantum game, the strategies are operators that act on an isolated system. A natural issue is to consider a game in an open system. In this case the strategies are changed by Kraus operators which represent a natural measurement of the environment. We want to find the necessary physical conditions to model a quantum open system as a game. To analyze this issue we applied the formalism of Quantum Operations on the Fröhlich system and we described it as a model of Quantum Game. The interpretation is a conflict among different configurations of the environment which, by inserting noise in the main system exhibits regimes of minimum loss of information. On the other hand, the model of Fröhlich has been used to describe the biophysical dynamics of the neuronal microtubules. By describing the model of Fröhlich in the Quantum Game formalism, we have shown that regimes of stability may exist even under physiological conditions. From the evolutionary point of view, the Theory of Games can be the key to describe the natural optimization at sub-neuronal levels. / A Teoria de Jogos (TJs) é um formalismo matemático usado para analisar situações de conflitos entre duas ou mais partes. Nesses conflitos, cada parte possui um conjunto de ações (estratégias) que auxilia na otimização de seus objetivos. Os objetivos dos jogadres são as recompensas (payoffs) que cada um recebe de acordo com a estratégia adotada. Ao se quantizar um jogo, mostra-se ganhos em eficiência operacional e ganhos na estabilidade das soluções. Em um jogo quântico (JQ), as estratégias são operadores que atuam num sistema isolado. Uma questão natural é considerar um jogo num sistema aberto. Nesta situação as estratégias são trocadas por operadores de Kraus que representam uma medida natural do ambiente. Nosso interesse é encontrar as condições físicas necessáriaas para modelarmos um sistema quântico aberto como um jogo. Para analisar essa questão aplicamos o formalismo de Operações Quânticas (OQs) sobre o sistema de Fröhlich e o apresentamos como um modelo de JQ. A interpretação é um conflito entre diferentes configurações do ambiente que, ao inserirem ruído no sistema principal, exibem regiões de mínima perda de informação. O modelo de Fröhlich vem sendo usado para descrever a dinâmica biofísica dos microtúbulos neuronais. Ao estruturamos o modelo de Fröhlich nos JQs, mostramos que as regiões de estabilidade podem existir sob condições fisiológicas. Usando o aspecto evolucionista, a TJs pode ser a chave para a descrição de processos de otimização da informação em nível sub-neuronal.

O papel das medidas de complexidade tem se tornado cada vez mais claro na extensão da compreensão que se tem sobre sistemas complexos. Todavia, apesar do grande número de medidas propostas para capturar tais características em sistemas clássicos, para sistemas quânticos somente vê-se extensões da complexidade algorítmica de Kolmogorov. Assim, propõe-se neste trabalho a extensão de três medidas de complexidade pelo uso do ferramental da teoria da informação quântica para torná-las capazes de compreender a quantificação da complexidade de estados quânticos. Resultados mostram que alguns fenômenos observados em sistemas complexos clássicos estão presentes em estados bipartite e tripartite de qubits e estão intimamente ligados com a presença de entrelaçamento nos mesmos. Tanto comprovação de conceitos já conhecidos como indícios de novos fenômenos foram observados, ambos com possíveis aplicações tecnológicas. / The role of complexity measures has become increasingly clear on the extent of understanding we have of complex systems. However, despite the large number of measures proposed to capture these characteristics in classical systems, to quantum systems there are only extensions of the Kolmogorov\'s algorithmic complexity. Thus, this work proposes the extension of three measures of complexity by using the tools of quantum information theory to make them able to understand the quantification of the complexity of quantum states. Results show that some phenomena observed in classical complex systems are present in bipartite and tripartite states of qubits and are closely linked with the presence of entanglement in them. Both proof of known concepts as signs of new phenomena were observed, with possible technological applications.

A presente dissertação apresenta um levantamento bibliográfico de alguns dos principais autores que analisam as possíveis fronteiras de diálogo entre a evolução das tecnologias de informação entre os séculos XX e XXI, com destaque para as descobertas no campo da física quântica aplicadas à informação e à computação, em busca do entendimento crítico desse universo de interdisciplinaridade para traçar, a partir da perspectiva dos estudos da comunicação, possibilidades a partir da construção de um processador quântico e o conseqüente surgimento de uma rede quântica de computadores, baseada em princípios multiversais, epistemológicos e evolutivos. Para tanto, pretendeu demonstrar tudo no Universo como informação, apontando os principais sintomas supermodernos que caracterizam a transição do Pós-Humano rumo a uma nova epistemologia, e fazendo uma releitura dos principais dilemas comunicacionais \"tautistas\" já sob um novo prisma, de acordo com os três rios propostos pelo Prof. Dr. Eugênio Bucci: evolução, linguagem e capital. / This dissertation presents a bibliography of some of the main authors which analyze the possible boundaries of dialogue between the evolution of information technologies from 20th to 21st Century, highlighting the discoveries in quantum physics applied to information and computing, in search of critical understanding of this interdisciplinarity universe to plot, under the perspective of communication studies, possibilities once a quantum processor is built and the consequent emergence of a quantum computers network, based on multiversal, epistemological and evolutionary principles. Therefore, we have intended to show everything in the universe as information, pointing the main hypermodern symptoms that characterize the transition from Post-Human towards a new epistemology, and making a reinterpretation of the main \"tautistic\" communication dilemma, according to the three rivers proposed by Prof. PhD. Eugenio Bucci: evolution, language and capital.

Apresentamos neste trabalho a primeira verificação experimental de emaranhamento entre os feixes, sinal, complementar e bombeio refletido, produzidos pelo Oscilador Paramétrico Ótico (OPO) acima do limiar. Utilizando o critério de soma de variâncias de van Loock e Furusawa, obtivemos resultados que apontam a existência de emaranhamento tripartite em nosso sistema, evidenciado através da aplicação do critério de Positividade sob Transposição Parcial de Peres-Simon (PPT). A observação desse efeito, previsto em 2006, encontrou dificuldades relacionadas a existência de um ruído clássico espúrio, inserido pelo cristal não-linear. Apresentamos, um modelo teórico para esse ruído que leva em consideração pequenas flutuações na permissividade dielétrica do cristal, associadas às vibrações da rede. Em seguida, mostramos como conseguimos controlar e reduzir o excesso de ruído de modo a obter condições que permitiram à observação do emaranhamento tripartite. / We present in this work the first experimental verification of entanglement between the, signal, idler and reflected pump beams, generated by an Optical Parametric Oscillator (OPO) above the threshold. Using the criterion of sum of variances, proposed by van Loock and Furusawa, we obtained results that indicate the existence of tripartite entanglement in our system. That is confirmed by applying the criterion of positivity under partial transposition by Peres-Simon (PPT). The observation of this effect, predicted in 2006, faced difficulties related to the existence of a spurious classical noise, introduced by the nonlinear crystal. We have also presented a theoretical model for this that takes into account small fluctuations in the dielectric permittivity of the crystal, associated with vibrations of its lattice. We show how to control and reduce the excess noise in order to achieve conditions for the observation of tripartite entanglement.

Neste trabalho estudamos as propriedades de emaranhamento dos estados de dois quasifótons de frequências diferentes, fazendo a aproximação de que o vácuo de quasifótons é igual ao vácuo de fótons, no caso em que não temos campo externo algum e no caso da presença de um campo magnético externo, constante e homogêneo. Estudamos também as propriedades de emaranhamento do próprio vácuo de quasifótons e dos estados de dois quasifótons no caso monocromático, sem campo externo e com o vácuo de quasifótons levado em conta exatamente. / In this work we study the properties of entanglement of the states of two quasi-photons of different frequencies, considering the approximation that the quasi-photon\'s vacuum is equal the photon\'s vacuum, in the case where we have no external field and in the case where we have an external, constant and homogeneous magnetic field. We study also the properties of entanglement of the quasi-photon\'s vacuum and of the states of two quasi-photons in the monochromatic case, without external field and with the quasi-photon\'s vacuum considered exactly.

SOUSA, Claudomir Pinto de. Processamento da informação com estados coerentes: funções lógicas AND & OR usando óptica linear. 2016. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-05-23T19:14:26Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_cpdesousa.pdf: 741444 bytes, checksum: 9152fcc21cde98079588fb1c991ebaa0 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezado Renato, favor corrigir no preenchimento: Renomeie o arquivo retirando a preposição de do nome do autor. 2016_dis_cpsousa Quando for preencher o nome do autor lembre que deve ser o ultimo nome (no primeiro quadro) seguido do restante do nome (no segundo quadro). Sousa Claudomir Pinto de Mesma forma quando for preencher o nome do orientador. Silva João Batista Rosa Favor pedir o autor para corrigir: Na folha de rosto (que vem logo depois da capa) nenhuma informação é em negrito. 2. Na ficha catalográfica apenas a primeira letra do título e as siglas são maiúsculas. Pedir autor para corrigir o nome do programa pois ele colocou Engenharia de Transportes no corpo da ficha. 3. Na folha de aprovação veja a margem da data de defesa. Retire todas as informações que estão em negrito. 4. O sumário está fora dos padrões da ABNT. Veja modelo a ser seguido no template disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/1234-templates No sumário não se coloca a divisão por capítulos e nem no texto No sumário: A palavra REFERÊNCIAS (deve ser incluída entre a conclusão e os Apendices) deve ser em caixa alta assim como no texto, mas não recebe numeração. Deve estar no mesmo alinhamento dos demais itens. Atenciosamente, Marlene 3366-9620 on 2017-05-24T14:00:23Z (GMT) / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-05-25T13:43:12Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_cpsousa.pdf: 760756 bytes, checksum: 873dd1b9fe172b4f28cb4314328df34e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-05-29T16:27:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_cpsousa.pdf: 760756 bytes, checksum: 873dd1b9fe172b4f28cb4314328df34e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T16:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_cpsousa.pdf: 760756 bytes, checksum: 873dd1b9fe172b4f28cb4314328df34e (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Quantum computation is an emergent reality in our era. Several proposals and techniques lead to the quantum hardware development, showing to our generation devices capable to manipulate information provable safe and fast, based on quantum mechanics postulates. Among the techniques used to implement the quantum computer, we highlight the linear optics, which has been a lot of times tested. Using light and its effects, optical devices are used to assembly optical systems. This work proposes an optical system, that’s able to implement the logic functions, AND, OR, NAND and NOR probabilistically. The efficiency has been proven to be of 1/8 using only linear optics and linear optical devices for coherent states encoded qubits. / Computação quântica é uma realidade na nossa era. Várias propostas e técnicas para o desenvolvimento de hardware quântico são apresentadas para a geração de dispositivos capazes de codificar a informação de forma segura, a partir dos conceitos e postulados da mecânica quântica. Entre as técnicas utilizadas de implementação do computador quântico, destacamos a óptica linear, que tem sido exaustivamente testada, através dos dispositivos ópticos, capazes de manipular a luz e seus efeitos. Neste trabalho, propomos uma implementação de um sistema óptico capaz de produzir as funções lógicas, probabilisticamente, AND, OR, NAND e NOR com eficiência até 1/8 para esse sistema óptico usando apenas óptica linear e dispositivos ópticos para qubits codificados em estados coerentes.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-13Bitstream added on 2014-06-13T19:02:30Z : No. of bitstreams: 1 torres_ac_dr_ift.pdf: 1057500 bytes, checksum: c696554c9167e91c0da33d75813d7fed (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Efeitos notáveis são obtidos na transmissão e no processamento de informação quando se utilizam canais quânticos. Exemplos desses efeitos são algoritmos quânticos ultrarrápidos, teletransporte quântico criptografia quântica, codificação superdensa e correção quântica de erros. Embora a teoria da informação quântica comumente lide apenas com sistemas não-relativísticos, um tratamento relativístico é de grande interesse não apenas para a completeza lógica da teoria, como também para o desenvolvimento de novas limitações e efeitos físicos que surgem quando há movimento relativo entre as partes que trocam informação. Além disso, um entendimento mais profundo da extensão relativística da teoria da informação quântica pode ajudar a esclarecer problemas conceituais importantes, como o paradoxo da perda de informação em buracos negros. Do ponto de vista prático, foi proposto, recentemente, um experimento para o qual essa formulação estendida pode ser significativa. Ele consiste na transmissão de fótons emaranhados pelo espaço livre, entre estações terrestres e satélites em órbita, com o bjetivo de testar a mecânica quântica para grandes distâncias e, sobretudo, dar or primeiros passos rumo à implementação de protocolos de informação quântica em escala global. Nesta tese , apresentamos alguns dos resultados seminais da incipiente teoria relativística da informação quântica e acrescentamos duas contribuições originais: estudamos como a relatividade afeta as correlações entre as polarizações de um par de fótons emaranhados, analisando, para isso, as desigualdades de Bell quando um detector move-se em relação ao outro (como será o caso nos experimentos envolvendo satélites em órbita), e analisamos o limite de Holevo para investigar sistemas de comunicação quando há movimento relativo entre o emissor e o receptor de uma mensagem clássica enviada por um canal quântico / Remarkable effects are found in information transmission and processing when comunication channels are allowed to be quantum mechanical. Examples of these are fast quantum algorithms, quantum teleportation, quantum cryptography, dense coding, and quantum error correction. Although quantum information theory commonly deals only with nonrelativistic systems, a relativistic treatment is relevant not only to the logical completeness of the theory but also to unveil new physical effects and bounds tha arise in information transfer and processing when there is relative motion between the parts that trade information. Moreover, a better understanding of the relativistic extension of quantum information theory may shed light on several important conceptual issues, for instance, the black hole information paradox. Recently, an experimental set-up in which this formulation may be important was proposed. It consists in using free-space tranmission of entangled photons between ground stations and Earth-orbiting satellites in order to test quantum mechanics for large space distances and, eventually, to implement quantum information protocols in global scales. in this thesis, we present some of the keystones of relativistic quantum information theory and add two original results: we study how special relativity affects the polarization correlations between an entangled pair of photons by examining the Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell inequality when the detectors are moving (as it will be the case in experiments with satellites), and we analyse the Holevo bound in order to investigate quantum communication channels when the parts that trade information are in relative motion