Dynamical evolution of quantum states: a geometrical approach.

Questo lavoro di tesi si inserisce nel recente filone di ricerca che ha lo scopo di studiare le strutture della Meccanica quantistica facendo impiego della geometria differenziale. In particolare, lo scopo della tesi è analizzare la geometria dello spazio degli stati quantistici puri e misti. Dopo aver riportato i risultati noti relativi a questo argomento, vengono calcolati esplicitamente il tensore metrico e la forma simplettica come parte reale e parte immaginaria del tensore di Fisher per le matrici densità 2×2 e 3×3. Quest’ultimo altro non é che la generalizzazione di uno strumento molto usato in Teoria dell’Informazione: l’Informazione di Fisher. Dal tensore di Fisher si può ottenere un tensore metrico non solo sulle orbite generate dall'azione del gruppo unitario ma anche su percorsi generati da trasformazioni non unitarie. Questo fatto apre la strada allo studio di tutti i percorsi possibili all'interno dello spazio delle matrici densità, che in questa tesi viene esplicitato per le matrici 2×2 e affrontato utilizzando il formalismo degli operatori di Kraus. Proprio grazie a questo formalismo viene introdotto il concetto di semi-gruppo dinamico che riflette la non invertibilità di evoluzioni non unitarie causate dall'interazione tra il sistema sotto esame e l’ambiente. Viene infine presentato uno schema per intraprendere la stessa analisi sulle matrici densità 3×3, e messe in evidenza le differenze con il caso 2×2.

Integrali sui cammini e ordinamento di Weyl

In questa tesi viene affrontato lo studio degli integrali funzionali nella meccanica quantistica, sia come rielaborazione dell'operatore di evoluzione temporale che costruendo direttamente una somma sui cammini. Vengono inoltre messe in luce ambiguit\`a dovute alla discretizzazione dell'azione corrispondenti ai problemi di ordinamento operatoriale della formulazione canonica. Si descrive inoltre come una possibile scelta della discretizzazione dell'integrale funzionale pu\`o essere ottenuta utilizzando l'ordinamento di Weyl dell'opertore Hamiltoniano, sfruttando la relazione tra Hamiltoniana Weyl ordinata e la prescrizione del punto di mezzo da usare nella discretizzazione dell'azione classica. Studieremo in particolare il caso di una particella non relativistica interagente con un potenziale scalare, un potenziale vettore (campo magnetico) ed un potenziale tensore (metrica).

Analisi della sicurezza del protocollo WPS ed offline cracking basato su generatori di numeri pseudo-casuali a bassa entropia

In questa tesi si analizza in parte il Wi-Fi Protected Setup (WPS), standard creato con l’obiettivo di configurare in maniera semplice, sicura e veloce reti Wi-Fi. Dopo avere introdotto lo standard ne vengono presentate le vulnerabilità progettuali ed anche quelle relative a problematiche implementative. In seguito viene mostrato il programma che si è sviluppato per eseguire una delle tipologie di attacchi presentati.

Caratterizzazione meccanica di un incollaggio acciaio-CFRP per applicazione automotive

Nella tesi viene caratterizzato meccanicamente un giunto incollato acciaio-CFRP usato nella produzione di un componente automotive. In particolare viene analizzata l'influenza data da trattamenti termici di invecchiamento e sono messe a confronto diverse tipologie di adesivi.

Processi di appropriazione nello studio della fisica quantistica: analisi di una sperimentazione didattica in una quinta liceo scientifico

In questa tesi sono stati analizzati i dati raccolti nella sperimentazione di un percorso di fisica quantistica in una quinta liceo scientifico – indirizzo musicale, svolta nel periodo Marzo-Giugno 2015. Il percorso, progettato dai ricercatori in Didattica della Fisica del DIFA di Bologna, comprende una parte “genuinamente” quantistica sviluppata a partire dall’“Esperimento più bello della Fisica”. Il percorso è stato progettato sulla base dei criteri che definiscono l’appropriazione, costrutto che esprime un particolare tipo di apprendimento attraverso cui lo studente “fa proprio” un concetto. L’analisi è stata condotta con l’obiettivo di osservare casi di appropriazione tra gli studenti e di rifinire il costrutto di appropriazione, valutando in particolare l’efficacia del questionario sociometrico, uno strumento appositamente progettato dall’autore di questa tesi per valutare una delle dimensioni di cui si compone il costrutto di appropriazione. I principali dati analizzati per dare risposta agli obiettivi della tesi riguardano le risposte degli studenti a interviste realizzate alla fine del percorso scolastico, nonché gli esiti di altre attività appositamente progettate: svolgimento di un compito in classe, elaborazione di un tema scientifico, compilazione di questionari. I risultati mostrano come si siano ritrovati tre punti molto delicati che possono ostacolare l’appropriazione: il tempo a disposizione, le dinamiche di classe e soprattutto il rapporto che hanno avuto gli studenti con i concetti quantistici del percorso. Tali fattori hanno portato reazioni molto diverse: chi è stato stimolato e questo ha favorito l’appropriazione, chi ha compreso la fisica quantistica ma non l’ha accettata, chi l’ha compresa e accettata senza troppi problemi, chi si è rifiutato di studiarla perché “troppo grande per sé”.

Dissonance as a resource for probing the qubit depolarizing channel

Quantum channel identification, a standard problem in quantum metrology, is the task of estimating parameter(s) of a quantum channel. We investigate dissonance (quantum discord in the absence of entanglement) as an aid to quantum channel identification and find evidence for dissonance as a resource for quantum information processing. We consider the specific case of dissonant Bell-diagonal probes of the qubit depolarizing channel, using quantum Fisher information as a measure of statistical information extracted by the probe. In this setting dissonant quantum probes yield more statistical information about the depolarizing probability than do corresponding probes without dissonance and greater dissonance yields greater information. This effect only operates consistently when we control for classical correlation between the probe and its ancilla and the joint and marginal purities of the ancilla and probe.

"Pseudo-Beijing": evidence for convergent evolution in the direct repeat region of Mycobacterium tuberculosis

Background Mycobacterium tuberculosis has a global population structure consisting of six main phylogenetic lineages associated with specific geographic regions and human populations. One particular M. tuberculosis genotype known as “Beijing” has repeatedly been associated with drug resistance and has been emerging in some parts of the world. “Beijing” strains are traditionally defined based on a characteristic spoligotyping pattern. We used three alternative genotyping techniques to revisit the phylogenetic classification of M. tuberculosis complex (MTBC) strains exhibiting the typical “Beijing” spoligotyping pattern. Methods and Findings MTBC strains were obtained from an ongoing molecular epidemiological study in Switzerland and Nepal. MTBC genotyping was performed based on SNPs, genomic deletions, and 24-loci MIRU-VNTR. We identified three MTBC strains from patients originating from Tibet, Portugal and Nepal which exhibited a spoligotyping patterns identical to the classical Beijing signature. However, based on three alternative molecular markers, these strains were assigned to Lineage 3 (also known as Delhi/CAS) rather than to Lineage 2 (also known as East-Asian lineage). Sequencing of the RD207 in one of these strains showed that the deletion responsible for this “Pseudo-Beijing” spoligotype was about 1,000 base pairs smaller than the usual deletion of RD207 in classical “Beijing” strains, which is consistent with an evolutionarily independent deletion event in the direct repeat (DR) region of MTBC. Conclusions We provide an example of convergent evolution in the DR locus of MTBC, and highlight the limitation of using spoligotypes for strain classification. Our results indicate that a proportion of “Beijing” strains may have been misclassified in the past. Markers that are more phylogenetically robust should be used when exploring strain-specific differences in experimental or clinical phenotypes.