The Theory of quantum coherence
García Díaz, María
Winter, Andreas, dir.
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física

Publicación: [Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2020.
Descripción: 1 recurs en línia (175 pàgines) : il·lustracions.
Resumen: La coherència quàntica, o la propietat dels sistemes que es troben enuna superposició d'estats capaç de donar lloc a patrons d'interferència en elsexperiments adequats, és el segell distintiu de la mecànica quàntica. Més enllàde les seves fascinants implicacions epistemològiques, la coherència quànticaresulta també un recurs valuós a l'hora de dur a terme diferents tasquesquàntic-informacionals i ha estat fins i tot emprada en la descripció de certsprocessos biològics. Per aquest motiu s'ha fet necessari el desenvolupamentd'una teoria de recursos que formalitzi rigorosament la noció de coherència, ique permeti així quantificar la coherència present en els sistemes físics, aixícom estudiar la seva manipulació amb vista a un millor aprofitament d'aquestrecurs. Aquesta tesi doctoral pretén contribuir a la teoria de la coherència dela següent manera. En primer lloc, demostrem que la coherència, tal com la teoria la formalitza,està sòlidament ancorada en la física dels interferòmetres ­-almenys en elcontext de les Operacions Estrictament Incoherents-, i encarna, per tant, elseu propi principi operacional. En segon lloc, després de fer notar que els estats poden ser entesos com acanals de "output" constant, emprenem la generalització de la teoria de lacoherència dels estats a la teoria dels canals. En concret, proposem diversesmaneres de mesurar el contingut en coherència d'un canal quàntic i el calculemconsiderant dues classes diferents d'operacions del tipus "free": OperacionsIncoherents i Operacions Màximament Incoherents. Finalment, investiguem si la coherència pot ser també testimoni d'algunamanifestació de no classicitat diferent dels propis efectes interferomètrics. En particular, analitzem la connexió de la coherència amb la no classicitatdels processos estocàstics quàntics, tant en el règim markovià com en el nomarkovià.
Resumen: La coherencia cuántica, o la propiedad de los sistemas que se encuentran en una superposición de estados capaz de dar lugar a patrones de interferencia en los experimentos adecuados, es el sello distintivo de la mecánica cuántica. Más allá de sus fascinantes implicaciones epistemológicas, la coherencia cuántica resulta también un recurso valioso a la hora de llevar a cabo diferentes tareas cuántico-informacionales y ha sido incluso empleada en la descripción de ciertos procesos biológicos. Por este motivo se ha hecho necesario el desarrollo de una teoría de recursos que formalice rigurosamente la noción de coherencia, y que permita así cuantificar la coherencia presente en los sistemas físicos, así como estudiar su manipulación con vistas a un mejor aprovechamiento de este recurso. Esta tesis doctoral pretende contribuir a la teoría de la coherencia del siguiente modo. En primer lugar, demostramos que la coherencia, tal y como la teoría la formaliza, está sólidamente anclada en la física de los interferómetros —al menos en el contexto de las Operaciones Estrictamente Incoherentes—, con lo que encarna su propio principio operacional. En segundo lugar, tras hacer notar que los estados pueden ser entendidos como canales de "output" constante, emprendemos la generalización de la teoría de la coherencia de los estados a la teoría de los canales. En concreto, proponemos diversas maneras de medir el contenido en coherencia de un canal cuántico y lo calculamos considerando dos clases diferentes de opera- ciones de tipo "free": Operaciones Incoherentes y Operaciones Máximamente Incoherentes. Finalmente, investigamos si la coherencia puede ser también testigo de alguna manifestación de no clasicidad distinta de los propios efectos inter- ferométricos. En particular, analizamos la conexión de la coherencia con la no clasicidad de los procesos estocásticos cuánticos, tanto en el régimen markoviano como en el no markoviano.
Resumen: Quantum coherence, or the property of systems which are in a superpo- sition of states yielding interference patterns in suitable experiments, is the main hallmark of departure of quantum mechanics from classical physics. Besides its fascinating epistemological implications, quantum coherence also turns out to be a valuable resource for quantum information tasks, and has even been used in the description of fundamental biological processes. This calls for the development of a resource theory which rigorously formalizes the notion of coherence, that further allows both to quantify the coherence present in physical systems and to study its manipulation in order to better leverage it. This thesis intends to make a contribution to the recently built resource theory of coherence in a number of ways. First, we show that coherence, as formalized by its resource theory, is soundly grounded in the physics of interferometers—at least in the con- text of Strictly Incoherent Operations—and thus embodies its operational foundations. Second, we note that states can be thought of as constant-output channels, and start to generalize the coherence theory of states to that of channels. In particular, we propose several measures of the coherence content of a channel and further compute them when considering two different classes of free operations: Incoherent Operations and the largest set of Maximally Incoherent Operations. Finally, we investigate the question whether coherence can witness some other manifestations of non-classicality (we mean, beyond interference effects). In particular, we analyze the connection of coherence to the non-classicality of quantum stochastic processes both in the Markovian and in the non-Markovian regimes.
Nota: Departament responsable de la tesi: Departament de Física.
Nota: Tesi. Doctorat. Universitat Autònoma de Barcelona. 2020.
Derechos: Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades. Creative Commons
Lengua: Anglès
Documento: Tesi doctoral ; Versió publicada
Materia: Coherència (Física nuclear) ; Quàntums, Teoria dels

Adreça alternativa: https://hdl.handle.net/10803/670162


3.2 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Tesis doctorales

 Registro creado el 2021-04-05, última modificación el 2023-01-17



   Favorit i Compartir