Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / 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. / A 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9261 |
| Date | 23 August 2016 |
| Creators | Pozzobom, Mauro Buemo |
| Contributors | Maziero, Jonas, Baierle, Rogério José, Estrada, Ruben Auccaise |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 300, 300, 300, 300, 832c6bda-ec6d-4308-9152-fd4f204fe619, 738f707e-101a-4b24-8a62-54d8f21b33db, eb6e901a-bdbb-4355-8877-6228e5c97e1b, b7e02cd3-75e0-4046-8bfe-80959fbc5321 |
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