Palestras

Palestrante: Marcos César Oliveira

Idioma: Português (BR).

Resumo: A definir

Palestrante: Fernando Iemini

Idioma: Português (BR)

Resumo: Neste seminário, discutirei o conceito de cristais temporais — sistemas quânticos de muitos corpos que quebram espontaneamente a simetria de translação temporal, sustentados por correlações quânticas e sincronização coletiva — e sua potencial aplicação em metrologia quântica. Mostrarei como a ordenação espaço-temporal de longo alcance nesses sistemas pode ser aproveitada para a detecção de sinais extremamente fracos, superando os limites fundamentais de sensores convencionais. O desempenho superior desses sensores emerge das correlações quânticas coletivas, que não apenas melhoram a precisão das medições, mas também estabilizam a dinâmica do sensor contra ruídos e imperfeições. Essas interações atuam como um recurso quântico intrínseco, protegendo a informação quântica e permitindo uma detecção mais precisa de campos externos. Através da informação quântica de Fisher, demonstramos que cristais temporais podem ultrapassar o limite padrão quântico (SQL) de sensores não-interagentes, combinando alta sensibilidade com robustez operacional e tempos de detecção prolongados. Esses resultados abrem novas perspectivas para o uso de correlações e informação quânticas em metrologia de alta precisão.

Palestrante: Guillermo Romero

Idioma: Inglês

Resumo: Controlling the propagation of quantum excitations in low-dimensional systems is pivotal for quantum technologies, including communication networks and quantum simulators. We propose a one-dimensional hybrid quantum lattice model, where each lattice unit integrates a single-mode resonator that interacts with a two-level system (TLS), featuring direct coupling between adjacent TLSs. This configuration enables the coherent propagation of polaritons, spin waves, and photons, depending on the interplay between light-matter coupling and qubit-qubit interactions. Employing the time-evolving block decimation (TEBD) algorithm, we simulate the dynamics of various excitation configurations and analyze their transport characteristics using local observables. Our analysis reveals the importance of matching impedance and resonance conditions via system parameters for the propagation of different types of excitations or swapping the nature of excitations along the hybrid lattice. These findings offer insights into designing controllable quantum links and single-excitation swaps in low-dimensional quantum systems.

Palestrante: Tiago Debarba

Idioma: Português (BR)

Resumo: Noise and thermodynamic restrictions impose fundamental limitations on the preparation, transfer, and readout of quantum information. These limitations can be traced back to thermodynamic constraints, such as the energetic cost of preparing states, the accuracy of timekeeping, and the mixedness of auxiliary systems, which directly affect the distinguishability and redundancy of information carriers. I will present recent advances in understanding how these physical limitations bound the performance of information protocols, from compression and transmission to the duplication of measurement statistics. These results highlight the role of thermodynamics in setting operational limits for quantum information processing and clarify how objective information can emerge in the presence of imperfections.

Palestrante: Rodrigo Benevides

Idioma: Português (BR)

Resumo: Circuitos e qubits supercondutores estão na vanguarda de muitos dos avanços recentes no campo de tecnologias quânticas. Da computação quântica à busca por matéria escura, eles constituem uma ferramenta versátil em diversas aplicações. Nesta palestra, apresentarei os princípios de funcionamento desses dispositivos, como podem ser usados para o controle e a leitura de estados quânticos e como podem ser conectados a outras interfaces quânticas. Também mostrarei desenvolvimentos e perspectivas do nosso grupo de pesquisa recentemente formado na USP e como utilizamos esses qubits para controlar sistemas acústicos e ópticos.

Palestrante: Alan Costa

Idioma: Português (BR)

Resumo: Quantum battery, as a novel energy storage device, offers the potential for unprecedented efficiency and performance beyond the capabilities of classical systems, with broad implications for future quantum technologies. In this talk, I will discuss the recent advances done in this field with focus on superconducting quantum batteries. More specifically, I’ll present the results on the first experimental evidence of genuine quantum charging advantage (QCA) in a scalable solid-state quantum battery—to appear soon on arXiv—. I show how double-excitation Hamiltonians for two-level systems promote scalable QCA. Through Hamiltonian engineering, we effectively implement the collective evolution of quantum systems with 2 up to 12 battery cells in a superconducting quantum processor, and study the performance of quantum charging compared to its uncorrelated classical counterpart. The model considered is a linear chain of superconducting transmon qubits with only nearest-neighbor and pairwise interactions, which constitute the simplest model of a multi-qubit quantum battery. Our results empirically realize substantial QCA without the necessity of adopting long-range and many-body interactions, revealing a promising prospect for further developments of efficient and experimentally feasible protocols for QCA.

Palestrante: Saulo Moreira

Idioma: Português (BR)

Resumo: Relações de incerteza termodinâmica (TUR) e cinética (KUR) são limites fundamentais que restringem as flutuações dos observáveis atuais em sistemas clássicos de não equilíbrio. Diversos trabalhos verificaram, no entanto, violações desses limites clássicos em sistemas quânticos abertos, motivando a derivação de novos TURs e KURs quânticos que explicam o papel da coerência quântica. Aqui, damos um passo adiante ao derivar KUR e TUR multidimensionais para múltiplos observáveis em sistemas quânticos abertos submetidos à dinâmica Markoviana. Nossa derivação explora uma abordagem de metrologia multiparâmetro, na qual a matriz de informação de Fisher desempenha um papel central. Crucialmente, nossos limites são mais estreitos do que os TURs e KURs quânticos derivados anteriormente para observáveis únicos, precisamente porque incorporam correlações entre múltiplos observáveis. Também encontramos uma intrigante assinatura quântica de correlações que é capturada pelo elemento fora da diagonal da matriz de informação de Fisher, que desaparece para a dinâmica estocástica clássica. Ao considerar dois exemplos, um sistema de qubit coerentemente conduzido e o maser de três níveis, demonstramos que o limite quântico multidimensional KUR pode até ser saturado quando os observáveis estão perfeitamente correlacionados.

Palestrante: Thales Pinto Silva

Idioma: Português (BR)

Resumo: Flutuações quânticas são fundamentais em tecnologias quânticas, afetando computadores, sensores, criptografia e termodinâmica. Essas flutuações se manifestam, por exemplo, nas variações de energia, carga e outros observáveis, induzidas por interações com lasers, amplificadores e banhos térmicos. Embora a mecânica quântica estabeleça regras claras para a medição de observáveis em instantes específicos, ainda não existe um arcabouço teórico único para caracterizar as flutuações das suas variações ao longo do tempo. Essa lacuna faz com que conclusões físicas dependam fortemente do protocolo de medida adotado, gerando inconsistências nas previsões de flutuações e impactando diretamente o desenvolvimento de tecnologias quânticas. Nesta palestra, apresentarei nossa proposta para superar essas dificuldades, detalhada no arXiv:2502.12905. Introduzimos quatro critérios fundamentais que qualquer protocolo de medição deve satisfazer, baseados em leis de conservação, no princípio de localidade e em restrições de realismo físico.  Então, mostramos que apenas os observáveis quânticos definidos em dois tempos cumprem todos eles. Esse resultado abre caminho para estender conceitos centrais da informação quântica, como emaranhamento, steering e desigualdades de Bell, para processos no tempo, e não apenas para observáveis instantâneos.

Palestrante: Daniel Valente

Idioma: Português (BR)

Resumo: Um grande desafio na ciência contemporânea é compreender os princípios da emergência de comportamentos auto-organizados e adaptativos na matéria longe do equilíbrio termodinâmico. Neste seminário, abordamos um desses princípios: a termoforese — caracterizada pelo transporte de matéria devido a gradientes térmicos e, recentemente, associada à replicação eficiente de RNA fora do ambiente celular. Tendo em vista o estado da arte no controle de calor em sistemas nanométricos, propomos aqui a existência de uma "termoforese quântica". Essa ideia nos sugere um modo alternativo em que ambientes sejam mais vantajosos que impeditivos para a obtenção de estados quânticos atípicos em sistemas abertos.

Palestrante: Pedro Dieguez

Idioma: Português (BR)

Resumo: Medidas fracas ocupam um papel central na interface entre fundamentos da mecânica quântica e aplicações emergentes em tecnologias quânticas. Introduzidas originalmente em formulações tempo-simétricas da teoria quântica, essas medidas revelam valores fracos, que podem assumir comportamentos anômalos e hoje são reconhecidos como testemunhas operacionais de não-classicalidade. Nesta palestra, discutiremos como tais características fundacionais podem ser exploradas em um contexto termodinâmico, em particular no estudo de baterias quânticas. Primeiramente, apresentaremos como pares de medidas fracas e suas reversas podem ser empregados para mitigar o descarregamento de baterias sujeito a processos dissipativos, sem introduzir recarga líquida adicional, preservando assim a ergotropia armazenada. Em seguida, exploraremos o papel de valores fracos anômalos como ferramentas de certificação de estados altamente carregados via medições: mostraremos como eles podem servir de testemunhas diretas da contribuição coerente para a ergotropia, permitindo inferir o desempenho termodinâmico sem necessidade de tomografia completa. Ao conectar aspectos conceituais das medidas fracas com sua implementação em protocolos de controle e caracterização de energia em sistemas quânticos, a palestra destaca como noções fundacionais podem se traduzir em vantagens práticas na estabilização, certificação e aproveitamento de recursos energéticos quânticos.

Palestrante: Clebson Cruz

Idioma: Português (BR)

Resumo: The development of advanced quantum technologies at room temperature is an actual challenge to overcome. In this scenario, low-dimensional metal complexes (LDMC) present themselves as robust platforms for room-temperature quantum devices. These materials exhibit remarkable stability in their quantum properties, even when subjected to external disturbances such as high temperatures, magnetic fields, and pressures. This stability positions these systems as promising platforms for the development of emerging quantum energy technologies, such as new quantum energy storage devices, the so-called quantum batteries, quantum heat engines, and refrigerators, enabling efficient energy storage and conversion. In this context, research on metal complexes opens new possibilities for the development of operational quantum devices under ambient temperature conditions. In this work, we highlight the potential of LDMC in driving the next generation of quantum energy technologies, presenting the current trends in the field. The results present feasible realizations of quantum batteries and quantum heat engines using dinuclear metal complexes as working substances, in which the amount of energy extracted from the system is evaluated through nondestructive measurements of the materials' magnetic susceptibility. These results open doors for studying quantum thermodynamics by using metal complexes and further the development of emerging quantum technologies based on these advanced materials.