00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Dinâmica do pacote de onda em caminhadas quânticas discretas com três estados
Título(s) alternativo(s): Wave packet dynamics of discrete-time three-state quantum walks
Autor(es): Falcão, Pedro Ruyter Nicácio
Primeiro Orientador: Lyra, Marcelo Leite
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Almeida, Guilherme Martins Alves de
metadata.dc.contributor.referee1: Dias, Wandearley da Silva
metadata.dc.contributor.referee2: Souza, Andre Mauricio Conceição de
Resumo: Atualmente, há um grande interesse em estudar computação quântica e teoria da informação quântica. Estudos recentes mostram que esses computadores podem realizar cálculos computacionais de maneira muito mais rápida que qualquer computador clássico, além de servirem para entendermos propriedades fundamentais de sistemas quânticos. Dentre esses novos estudos, as caminhadas quânticas servem como um análogo do passeio aleatório clássico, amplamente estudado na área de computação e na descrição de sistemas físicos. Nesse trabalho, estudaremos as propriedades das caminhadas quânticas discretas em meios lineares e não-lineares. Sendo mais específico, daremos uma atenção especial a caminhada quântica de três estados, um modelo que possui uma localização intrínseca do caminhante na posição de origem. Mostraremos que, quando consideramos um modelo linear, quantidades físicas relevantes no estudo de caminhadas quânticas satisfazem leis de escalas universais na vizinhança do ponto onde ocorre uma transição entre estados localizados e completamente estendidos. Além disso, obtemos uma expressão analítica para a razão de participação na configuração onde o caminhante está completamente estendido ao longo da rede. Essa expressão também será válida para outras caminhadas que possuam as mesmas características. Quando consideramos uma dinâmica não-linear, veremos que há o surgimento de um novo fenômeno na literatura da caminhada quântica, a irradiação da porção localizada do pacote de onda. Mostraremos que essa irradiação segue uma determinada lei de potência, que independe tanto da configuração inicial quanto do parâmetro de não-linearidade do sistema. Esperamos que os resultados obtidos ao longo dessa monografia tragam novas ideias a serem implementadas em um futuro próximo no contexto de caminhadas quânticas, de modo sejam úteis para o desenvolvimento de estudos futuros.
Abstract: Currently, there is a great interest in studying quantum computation and quantum information theory. Recent studies show that these computers can realize computational calculations much more faster than any classical computer, in addition to serving to understand fundamental properties of quantum systems. Among this new studies, the quantum walks serves as an analogue of the classical random walks, which is widely studied in computation science and in the description of physical systems. In this study, we will analyze the properties of discrete-time quantum walks in linear and nonlinear mediums. Being more specific, we focused on the three-state quantum walk, a model that posses an intrisic localization around the initial position. We show that, in the linear case, relevant physical quantities in the quantum walk literature satisfies universal dynamical scaling laws in the vicinity of the point where occur the transition between localized and delocalized states. Further, we obtain an analytical expression to the participation ratio for the configuration where the walker are completely delocalized in the lattice. This expression is also valid for others quantum walks that posses the same characteristics. When we consider a nonlinear dynamics, we will see that there is an emergence of a new behavior in the quantum walk literature, the irradiation of the localized portion of the wave-packet. It is display that this irradiation follows an specific power-law, which is independent of the initial state and also of the nonlinearity parameter. We hope that the results obtained through this monography brings new ideas to be implemented in a near future in the context of quantum walks, in such a way to be useful in the development of new studies.
Palavras-chave: Caminhadas quânticas
Leis de escala
Teorias não-lineares
Quantum Walks
Scaling laws
Nonlinearities
Non-linear theories
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: FALCÃO, Pedro Ruyter Nicácio. Dinâmica do pacote de onda em caminhadas quânticas discretas com três estados. 2022. 95 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física, Programa de pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8956
Data do documento: 10-nov-2021
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