In this thesis I look at the theory of compact operators in a general Hilbert space, as well as the inverse of the Hamiltonian operator in the specific case of L2[a,b]. I show that this inverse is a compact, positive, and bounded linear operator. Also the eigenfunctions of this operator form a basis for the space of continuous functions as a subspace of L2[a,b]. A numerical method is proposed to solve for these eigenfunctions when the Hamiltonian is considered as an operator on Rn. The paper finishes with a discussion of examples of Schrödinger equations and the solutions.

Orientador: Erasmo Recami / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-03T13:12:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Farias_RuyHanazakidoAmaral_D.pdf: 4128467 bytes, checksum: 5b539941ca592e92b91775dcffa66769 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Um século após a sua descoberta, o elétron continua a ser um estranho dentro do eletromagnetismo clássico. Vários foram os modelos propostos para descrevê-lo. Pode-se dizer que a teoria mais bem sucedida foi formulada por Dirac em 1938, muito embora apresentando problemas tais como as pré-acelerações e soluções auto-acelerantes. Uma alternativa a esta teoria foi proposta na década de 50 pelo físico italiano P. Caldirola, tendo por hipótese básica a existência de um intervalo fundamental de tempo, o crônon. Com base nesta hipótese Caldirola propôs uma descrição baseada em equações a diferenças finitas equivalentes à de Dirac mas livre dos problemas por ela apresentados. A extensão da hipótese do crônon à mecânica quântica não-relativística, resultando em formulações discretizadas da equação de Schrödinger, produziu resultados relevantes como a derivação da massa do múon e do tau à partir da massa do elétron. Neste trabalho, analisamos as equações discretas com base no formalismo de Feynman e estudamos algumas de suas soluções. Partindo dos operadores de evolução associados às equações discretas, estendemos o procedimento à representação de Heisenberg e encontramos uma representação que, como no caso contínuo, é equivalente à de Schrödinger. Fazemos uma análise de compatibilidade entre as várias representações: Schrödinger, Heisenberg e operadores de densidade. São estudados alguns exemplos típicos como, por exemplo, o oscilador harmônico simples. O formalismo de operadores de densidade é utilizado para analisar o problema da medida na mecânica quântica. Finalmente, fazemos uma abordagem da equivalência entre o formalismo discreto e a introdução de operadores não-hermitianos na equação de Schrödinger contínua / Abstract: Discovered nearly a century ago, the electron is still a stranger in the context of classical electromagnetism. Many models have been proposed in order to describe it. In this sense, the most successful theory is the one proposed by Dirac in 1938, notwithstanding some drawbacks such as the existence of pre-accelerating and self-accelerating solutions. An alternative theory was proposed in the fifties by P. Caldirola, based on the hypothesis of the existence of a fundamental interval of time: the chronon. Based on that hypothesis, Caldirola proposed a new framework based on finite difference equations equivalent to Dirac's but without the same inconsistencies. The extension of the chronon to non-relativistic quantum mechanics resulting in finite difference versions of the Schrödinger equation has produced relevant results such as the derivation of the masses of muon and tau starting from the electron mass. In this monograph we analyze the discrete equations in the scope of Feynman path integral formalism and study some of its solutions. We derive the time evolution operators for the discrete theory and use these operators to get the discrete Heisenberg equations. We perform a compatibility analysis of the various pictures: Schrödinger, Heisenberg and density operator. As in the continuous representation, the pictures are found to be equivalent. Some typical examples are studied as, for example, the simple harmonic oscillator. The density operator formalism is applied to the measurement problem of quantum mechanics. Finally, we study the equivalence between the discrete formalism and the introduction of non-hermitian operators in the continuous quantum mechanics / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

In principle Quantum Mechanics allows the creation of macroscopic mass superposition states - so called "Schrödinger Cat States". This has not been confirmed experimentally largely due to the difficulty of isolating such states from environmental decoherence. It is of interest to create massive superpositions both in order to test Quantum Mechanics and to shed light on the elusive 'measurement problem'. This thesis presents the theoretical analysis of, and the initial experimental steps towards, an ambitious proposal to test the superposition principle of Quantum Mechanics at the 10^-12 kg-scale, approximately nine orders of magnitude more massive than any superposition observed to date. The experimental principle is that a small mirror mounted on a micro-mechanical oscillator (cantilever) forms one end of a high-finesse cavity in one arm of a Michelson interferometer and is coupled to a single photon by radiation pressure. The photon, in a superposition of each arm, and the cantilever evolve into a superposition involving two distinct locations of the cantilever. By observing the interference of the photon only, one can study the creation and decoherence of the combined state. Firstly, a detailed analysis of the experimental requirements is given based on (1) the need for sufficient momentum transfer from the photon to displace the micro-mirror/cantilever to a distinguishable degree, (2) the need to isolate the cantilever to avoid significant environmental decoherence, and (3) the need to have sufficient interferometric stability to perform the measurement. An iterative analysis was performed to optimise these to a set that is feasible with current technology. This demands: (1) cavity mirrors with a reflectivity of R ≥ 0.9999998 at visible wavelength, (2) a system temperature of ≤ 3mK, (3) a cantilever mechanical quality Q ≥ 10⁵ , (4) a vacuum with gas particle density of 1012/m3, (5) a relative position stability of the cavity mirrors of ≤ 10^-13 m/min, and (6) optical mirror switching to 50% for ≤ lμs. Whilst extremely demanding, all of these goals appear to be within reach of current technology. Secondly, initial experimental results are described: (1) the fabrication of a 10μm radius dielectric mirror designed for peak reflectivity R > 0.99997 and the attaching of this to an AFM-type cantilever of mechanical quality Q > 4 x 10⁴ ; (2) the alignment of a cavity of length 2.5cm involving this micro-mirror/cantilever at one end and the demonstration of a finesse of F > 1000 using two independent measurement techniques. The diffraction losses for the cavity are calculated numerically to be < 10^-6 . Other mechanisms limiting the finesse are investigated and the dominant one is determined to be accoustic noise which can be alleviated by placing the cavity into a vacuum. In addition, results demonstrating ultra-fast optical switching of high reflectivity mirrors are shown.

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Orientador: Marcia A. G. Scialom / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-21T17:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CoaylaTeran_EdsonAlberto_M.pdf: 1070819 bytes, checksum: 84a213d986074c3eea71bae9a7a36be2 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho estudamos a existência de soluções locais e globais para a equaçã.o de Schrodinger não linear (NLS). No primeiro capítulo apresentamos as ferramentas bá.sicas para posteriormente no capítulo dois fazermos um estudo da equação de Schrodinger homogênea. Estudamos também as propriedades dispersivas dessa equação, que serve para tratar a (NLS). Finalmente no capítulo três estudamos o problema de valor inicial associado à (NLS); demonstramos que sob certas hipóteses o problema é localmente bem posto e que sua solução nem sempre pode ser extendida globalmente. / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Matemática

Over the years, people have found Quantum Mechanics to be extremely useful in explaining various physical phenomena from a microscopic point of view. Anderson localization, named after physicist P. W. Anderson, states that disorder in a crystal can cause non-spreading of wave packets, which is one possible mechanism (at single electron level) to explain metalinsulator transitions. The theory of quantum computation promises to bring greater computational power over classical computers by making use of some special features of Quantum Mechanics. The first part of this dissertation considers a 3D alloy-type model, where the Hamiltonian is the sum of the finite difference Laplacian corresponding to free motion of an electron and a random potential generated by a sign-indefinite single-site potential. The result shows that localization occurs in the weak disorder regime, i.e., when the coupling parameter λ is very small, for energies E ≤ −Cλ² . The second part of this dissertation considers adiabatic quantum computing (AQC) algorithms for the unstructured search problem to the case when the number of marked items is unknown. In an ideal situation, an explicit quantum algorithm together with a counting subroutine are given that achieve the optimal Grover speedup over classical algorithms, i.e., roughly speaking, reduce O(2n ) to O(2n/2 ), where n is the size of the problem. However, if one considers more realistic settings, the result shows this quantum speedup is achievable only under a very rigid control precision requirement (e.g., exponentially small control error). / Ph. D.

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T15:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monaco_RodolfoLagos_D.pdf: 2724696 bytes, checksum: a6a75ad1fb2a2bff898788bc7a053388 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Este trabalho analisa uma nova teoria de Potencial Quântico, a qual preserva a noção de trajetórias. Foram calculadas, explicitamente, as previsões desta nova formulação para diversas experiências chaves da Mecânica Quântica, onde foram obtidas boas concordâncias teórico-experimental. Foi também deduzida, neste trabalho, uma nova representação integral como solução da equação de Schrödinger unidimensional / Abstract: We present a novel Quantum Potential Theory, preserving the trajectory¿s concept. We compute our theory¿s, predictions for several key Quantum Mechanical experiments and obtain good agreemat with the latter. Also we formulate a new Integral representation for the one dimensional Schrödinger equation / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

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Substâncias carcinogênicas são diariamente lançadas no meio ambiente, tanto na atmosfera quanto em corpos hídricos. Estas são capazes de ligar-se a proteínas constituintes de tecidos vivos produzindo um carcinoma, cuja probabilidade de formação depende da afinidade do poluente com os grupos funcionais presentes nos substratos protéicos. Contudo, os mecanismos pelos quais ocorre a formação do carcinoma não estão totalmente esclarecidos. Alguns modelos baseados em propriedades moleculares foram formulados na tentativa de prever quais serão os mecanismos, compostos intermediários e produtos finais de reação. Porém, esses modelos apresentam sérias limitações por não levarem em conta a dinâmica do processo reativo. Para que se possa estimar os mecanismos, é preciso detectar a formação ou ruptura de ligações ao longo do tempo, o que torna necessário utilizar modelos transientes. O presente trabalho apresenta um modelo que resolve a equação de Schrödinger dependente do tempo para verificar qual o mecanismo de reação entre uma substância carcinogênica e um aminoácido. A simulação do cenário transiente proposto requer um baixo tempo de processamento e possibilita uma fácil interpretação dos resultados obtidos.

O trabalho proposto apresenta um novo método analítico para a resolução da equação de Schrödinger dependente do tempo. Esse método é empregado na simulação de reações químicas envolvendo compostos orgânicos, a fim de estimar o impacto ambiental decorrente do lançamento de substâncias químicas em corpos hídricos. O método é baseado no emprego de transformações de Bäcklund, que fornecem soluções em forma fechada expressas como funções arbitrárias de argumentos conhecidos. Essa formulação proporciona uma redução significativa no tempo de processamento requerido para a obtenção de resultados numéricos, permitindo a simulação de sistemas químicos contendo até 200 átomos. Simulações simbólicas são apresentadas. / This work presents a new analytical method for solving the time dependent Schrödinger equation. This method is employed to simulate chemical reactions involving organic compounds, in order to estimate environmental damages due to the disposal of chemicals in water bodies. The method is based on Bäcklund transformations, which supply closed form solutions as arbitrary functions of known arguments. This formulation provides a significant reduction on the time processing required to obtain numerical results, allowing to carry out the simulation of chemical systems containing up to 200 atoms. Symbolic simulations are reported.