Aspectos físicos de la información en sistemas cuánticos

Abstract

En este trabajo de tesis se apunta a desarrollar herramientas que posibiliten la descripción de sistemas físicos de interés en información cuántica. El marco teórico de las investigaciones está dado por la teoría de la información, la mecánica cuántica y la geometría diferencial. Desde esta perspectiva, se aplican herramientas de la teoría de la información para abordar problemas físicos y modelos derivados de otras disciplinas.Las investigaciones propuestas están principalmente vinculadas al interés en la naturaleza de los objetos y procesos coherentes en física, en particular focalizado en la noción de coherencia cuántica y entrelazamiento. Los estados entrelazados y el fenómeno de coherencia juegan un rol central en las ciencias de la información cuántica, cuyo desarrollo en los últimos años ha alcanzado gran relevancia a nivel global y constituye uno de los temas prioritarios de estudio en centros de investigación destacados de todo el mundo. Para el estudio de procesos coherentes en sistemas cuánticos resulta fundamental contar con medidas apropiadas que permitan cuantificar el grado de coherencia. Se han establecido algunas propiedades que tales medidas deberían satisfacer, notando que la caracterización cuantitativa de coherencia necesita aún atención y un análisis más exhaustivo y amplio. Los objetivos específicos son explorar cuantificadores alternativos de coherencia utilizando medidas de información, lograr caracterizarla en el marco de la teoría de recursos mediante la propiedad de mayorización, estudiando su conexión con otras cantidades cuánticas. El entrelazamiento es un concepto clave en la mecánica cuántica y es el origen de diversos fenómenos que no pueden explicarse mediante la física clásica. Es un recurso indispensable en muchas tareas de procesamiento de la información cuántica. Numerosas medidas han sido propuestas para cuantificar este aspecto fundamental de los sistemas cuánticos. Sin embargo, la caracterización del entrelazamiento multipartito es un problema complejo que aún no se ha resuelto por completo. Con el fin de avanzar en la comprensión de estas correlaciones multipartitas, se estudiarán extensiones multipartitas de cantidades cantidades conocidas en la información cuántica como cuantificadores de entrelazamiento multipartito en estados puros.La metodología incluye un estudio teórico de la literatura actual, así como simulaciones computacionales para evaluar las ventajas de los cuantificadores propuestos. El equipo de trabajo ha desarrollado herramientas computacionales en Mathematica y Python, que serán empleadas y mejoradas para generar estados cuánticos y operadores. Con estas simulaciones, se espera avanzar en la comprensión y cuantificación de la coherencia y el entrelazamiento multipartito, así como la conexión entre diferentes cantidades cuánticas relevantes.