Palestras

Palestrante: Pedro Dieguez

Idioma: Português(BR)

Resumo: A superposição de ordens causais mostra grande potencial em diversas tecnologias quânticas. No entanto, a fragilidade dos sistemas quânticos decorrente de interações com o ambiente, levando ao comportamento dissipativo e irreversibilidade, exige uma compreensão mais profunda das possíveis instabilidades no controle coerente das ordens causais. Neste trabalho [arXiv:2405.09631], utilizamos um modelo colisional para investigar o impacto de um sistema de controle aberto na geração de interferência entre duas ordens causais. Apresentamos as instabilidades ambientais para a superposição de duas ordens causais de operações quânticas arbitrárias e examinamos a influência da temperatura ambiental em cada possível resultado do controle pós-seleção. Além disso, exploramos como as instabilidades ambientais afetam o desempenho de protocolos, incluindo a troca entre observáveis de medição mutuamente incompatíveis e a refrigeração induzida pela superposição de ordens causais, fornecendo insights sobre implicações mais amplas para o desenvolvimento das tecnologias quânticas.

Palestrante: Carlos Vieira

Idioma: Português(BR)

Resumo: Estamos presenciando o desenvolvimento acelerado da era que convencionou-se chamar NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum Technologies), na qual computadores quânticos, sistemas de comunicação e sensores quânticos começam a ser comercializados e atraem grandes investimentos governamentais e corporativos. Por outro lado, a termodinâmica estabelece limites fundamentais aos regimes de operação e trocas energéticas em diferentes tecnologias, incluindo tecnologias quânticas emergentes. Neste último caso, dinâmicas de não equilíbrio, flutuações de energia e aleatoriedade estão presentes e desempenham um papel fundamental na descrição de tais sistemas. Para além disso, características quânticas como coerência e correlações não clássicas podem ser empregadas para se obter vantagens ou para realizar processos que seriam impossíveis no senário clássico (relacionados à chamada vantagem quântica). Em nossa apresentação, exploraremos algumas contribuições experimentais e teóricas explorando qubits de spin em Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Na primeira parte, discutiremos a verificação de um teorema de flutuação em um cenário quântico que possui um processo de controle e feedback. Em seguida, analisaremos o comportamento de um conjunto de desigualdades que estabelecem conexões entre flutuações de quantidades termodinâmicas e produção de entropia, conhecidas como relações de incerteza termodinâmicas (TURs), frente ao mesmo processo de controle e feedback.

Palestrante: Eduardo Duzzioni

Idioma: Português(BR)

Resumo: Nesta apresentação mostrarei os recentes avanços do nosso grupo de computação quântica. O pano de fundo é a plataforma de programação quântica Ket, a qual possui uma linguagem de programação quântica de alto nível, biblioteca para algoritmos quânticos e um simulador quântico para CPU. Utilizando a programação em Ket implementamos algumas aplicações da técnica de Classical Shadows para medida de emaranhamento multipartido e melhorias no processo de medida do algoritmo FALQON. Por fim mostrarei como utilizar as bases de Walsh para fazer regressão em aprendizado de máquina quântico.

Palestrante: Jonas Maziero

Idioma: Português(BR)

Resumo: O princípio da complementaridade de Bohr tem sido há muito tempo um conceito fundamental na mecânica quântica, postulando que, dentro de um determinado arranjo experimental, um sistema quântico (ou quanton) pode exibir seu caráter ondulatório, denotado como W, ou seu caráter de partícula, denotado como P, mas não ambos simultaneamente. Interpretações modernas do princípio da complementaridade de Bohr reconhecem a coexistência desses aspectos no mesmo experimento, introduzindo, entretanto, a restrição W + P <= 1. Notavelmente, as estimativas de W ou P frequentemente dependem de métodos indiretos de retrodição, uma prática que levou à alegação de violação do princípio da complementaridade de Bohr. Tomando uma abordagem diferente, avanços recentes demonstram que as relações de complementaridade quântica podem ser rigorosamente derivadas dos axiomas da mecânica quântica. Para reconciliar essas observações e eliminar potenciais paradoxos ou violações, propomos uma formulação atualizada para o princípio da complementaridade quântica, que é expressa da seguinte forma: Para uma dada preparação de estado quântico R em um instante específico de tempo, os comportamentos de onda e partícula de um quanton são limitados por uma relação de complementaridade W(R) + P(R) <= 1, que é derivada diretamente dos axiomas da mecânica quântica.

Palestrante: Guilherme Temporão

Idioma: Português(BR)

Resumo: Nesta palestra será apresentada a Rede Rio Quântica, a primeira rede de comunicação quântica metropolitana do Brasil. Serão discutidos os conceitos fundamentais envolvidos em redes de criptografia quântica (QKD) assim como os desafios de Engenharia sendo enfrentados na construção da rede.

Palestrante: Daniel Zini

Idioma: Português(BR)

Resumo: A geração de fótons únicos é amplamente utilizada e requisitada em tecnologias quânticas, especialmente no processamento de informação quântica. Emissores quânticos, como átomos reais ou artificiais de dois níveis, emitem fótons um de cada vez devido ao fenômeno de antiagrupamento de fótons. As propriedades de uma fonte de fótons únicos são significativamente aprimoradas quando o emissor quântico é acoplado a uma cavidade ressonadora. Esse acoplamento aumenta a taxa de produção de fótons pelo emissor quântico por meio do efeito Purcell e canaliza os fótons emitidos em um modo espacial bem definido, melhorando a eficiência da coleta desses fótons e restringindo a faixa espectral da emissão. Neste seminário, apresentaremos uma fonte de fótons únicos baseada em um filtro quântico, composto por um átomo de dois níveis acoplado a um modo de uma cavidade ressonadora através de uma interação de Jaynes-Cummings de dois fótons. Mostraremos que essa interação beneficia o fenômeno de bloqueio de dois fótons pelo sistema, criando um cenário diferente em que a cavidade ressonadora atua diretamente como o emissor quântico. Em comparação com fontes tradicionais, isso elimina etapas intermediárias na produção de fótons únicos e torna o processo mais robusto contra mecanismos dissipativos da matéria.

Palestrante: Michael Zopf

Idioma: English

Resumo: Quantum teleportation is a cornerstone of quantum communication and an essential element for building worldwide quantum networks. Its realization hinges on the ability to distribute entangled states over long distances, where conventional optical fibers suffer significant transmission losses. To overcome these challenges, quantum repeaters are necessary, and semiconductor quantum dots offer a promising solution for creating the entangled photon pairs essential for these repeaters. We show that, with an emerging family of GaAs/AlGaAs quantum dots, the requirements for long-haul quantum teleportation can be addressed. Large ensembles of polarization-entangled photon emitters are obtained, with precisely tailored emission wavelengths for coupling with quantum memories. Entanglement fidelities and photon indistinguishabilities of >90% are observed. On-demand photon generation with extraction efficiencies up to 65% is achieved with dielectric optical antenna structures, facilitating event-ready applications. We then use these sources to demonstratee quantum teleportation of entanglement, so called entanglement swapping, which is a major step for quantum repeater applications. Finally, quantum communication experiments using quantum dots as emitters of single photons are then shown between the two German cities of Hannover and Braunschweig.

Palestrante: Diogo de Oliveira

Idioma: Português(BR)

Resumo: Vamos considerar um sistema quântico composto de espaço de Hilbert de dimensão finita, com muitos graus de liberdade interagentes. Entretanto, não temos acesso a todos esses graus de liberdade, temos acesso somente a uma parte, um subsistema. Neste contexto cabem as perguntas: Quais são os recursos quânticos que existem no subsistema a que temos acesso? Quais são os processos físicos que podem influenciar o subsistema? Como determinar essas quantidades com um quantificador confiável? Dados recursos e processos, o que pode ser operacionalmente realizado com o subsistema? O objetivo é analisar como recursos quânticos e processos físicos nos ajudam a entender as transformações dos sistemas. Nesse sentido, duas perspectivas sobre serão tomadas: Uma relacionada aos limites quânticos de velocidade e a outra relacionada ao fluxo de informação entre o sistema e o ambiente que o cerca. Veremos como a informação é transformada pela ação do ambiente e o impacto que o retorno de informação pode ter num protocolo de estimativa de temperatura.

Palestrante: Camille Latune

Idioma: English

Resumo: Considering a general microscopic model for a quantum measuring apparatus comprising a quantum probe coupled to a thermal bath, we analyze the energetic resources necessary for the realization of a quantum measurement, which includes the creation of system-apparatus correlations, the irreversible transition to a statistical mixture of definite outcomes, and the apparatus resetting. Crucially, we do not resort to another quantum measurement to capture the emergence of objective measurement results, but rather exploit bath-induced decoherence as mechanism producing the post-measurement statistical mixture.

In practice, this model allows us to perform a quantitative thermodynamic analysis for the measurement process. From the expression of the second law, we show how the minimal required work depends on the energy variation of the system being measured plus information-theoretic quantities characterizing the performance of the measurement -- efficiency and completeness. Additionally, we show that it is possible to perform a thermodynamically reversible measurement, thus reaching the minimal work expenditure, and provide the corresponding protocol. Finally, for finite-time measurement protocols, we illustrate the increasing work cost induced by rising entropy production inherent of finite-time thermodynamic processes. This highlights an emerging trade-off between velocity of the measurement and work cost, on top of a trade-off between efficiency of the measurement and work cost.

Palestrante: Norton Almeida

Idioma: Português(BR)

Resumo: Motores térmicos cíclicos quânticos e clássicos mostram maior eficiência quando os golpes são realizados quase estaticamente. Trabalhos teóricos e experimentais recentes sobre figuras de mérito para motores térmicos mostram que eles têm uma vantagem ao operar em ambientes com temperaturas negativas. Em uma prova experimental de conceito [Phys. Rev. Lett. 122, 240602 (2019)], foi demonstrado que motores Otto quânticos operando em temperaturas negativas podem exibir um comportamento em que quanto mais rápido o curso é realizado, maior a eficiência. Neste trabalho usamos o conceito de produção de entropia e trabalho friccional para explicar esse comportamento contraintuitivo, e mostramos que ele só ocorre quando os reservatórios têm temperaturas negativas.

Palestrante: Bertúlio Bernardo

Idioma: Português(BR)

Resumo: In this presentation, we explore the time-rescaling (TR) method of designing shortcuts to adiabaticity (STA) protocols. We demonstrate that the STA engineered via TR follow the same route described by the reference adiabatic protocol and that the dynamics are transitionless. We also show that the time evolution of the STA are related to the time evolution of the reference process by a simple reparametrization of the time variable. To illustrate these properties, we use the method to investigate processes that speed up the stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP).