Espaço de Hilbert e quantificação de emaranhamento via entropia não extensiva

Pós-graduação em Matemática - IBILCE

Non-Markovianity through Accessible Information

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Entropy effect in quantum computing and information: an open-source environment simulation

The technologies are rapidly developing, but some of them present in the computers, as for instance their processing capacity, are reaching their physical limits. It is up to quantum computation offer solutions to these limitations and issues that may arise. In the field of information security, encryption is of paramount importance, being then the development of quantum methods instead of the classics, given the computational power offered by quantum computing. In the quantum world, the physical states are interrelated, thus occurring phenomenon called entanglement. This study presents both a theoretical essay on the merits of quantum mechanics, computing, information, cryptography and quantum entropy, and some simulations, implementing in C language the effects of entropy of entanglement of photons in a data transmission, using Von Neumann entropy and Tsallis entropy.

Generalized interval vector spaces and interval optimization

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Quantum Discord for d circle times 2 Systems

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Schrodinger and Dirac operators with the Aharonov-Bohm and magnetic-solenoid fields

We construct all self-adjoint Schrodinger and Dirac operators (Hamiltonians) with both the pure Aharonov-Bohm (AB) field and the so-called magnetic-solenoid field (a collinear superposition of the AB field and a constant magnetic field). We perform a spectral analysis for these operators, which includes finding spectra and spectral decompositions, or inversion formulae. In constructing the Hamiltonians and performing their spectral analysis, we follow, respectively, the von Neumann theory of self-adjoint extensions of symmetric operators and the Krein method of guiding functionals.

Entanglement of excited states in critical spin chains

Renyi and von Neumann entropies quantifying the amount of entanglement in ground states of critical spin chains are known to satisfy a universal law which is given by the conformal field theory (CFT) describing their scaling regime. This law can be generalized to excitations described by primary fields in CFT, as was done by Alcaraz et al in 2011 (see reference [1], of which this work is a completion). An alternative derivation is presented, together with numerical verifications of our results in different models belonging to the c = 1, 1/2 universality classes. Oscillations of the Renyi entropy in excited states are also discussed.

Entanglement entropy in long-range harmonic oscillators

We study the Von Neumann and Renyi entanglement entropy of long-range harmonic oscillators (LRHO) by both theoretical and numerical means. We show that the entanglement entropy in massless harmonic oscillators increases logarithmically with the sub-system size as S - c(eff)/3 log l. Although the entanglement entropy of LRHO's shares some similarities with the entanglement entropy at conformal critical points we show that the Renyi entanglement entropy presents some deviations from the expected conformal behaviour. In the massive case we demonstrate that the behaviour of the entanglement entropy with respect to the correlation length is also logarithmic as the short-range case. Copyright (c) EPLA, 2012

Conceptual problem for noncommutative inflation and the new approach for nonrelativistic inflationary equation of state

In a previous paper, we connected the phenomenological noncommutative inflation of Alexander, Brandenberger and Magueijo [ Phys. Rev. D 67 081301 (2003)] and Koh and Brandenberger [ J. Cosmol. Astropart Phys. 2007 21 ()] with the formal representation theory of groups and algebras and analyzed minimal conditions that the deformed dispersion relation should satisfy in order to lead to a successful inflation. In that paper, we showed that elementary tools of algebra allow a group-like procedure in which even Hopf algebras (roughly the symmetries of noncommutative spaces) could lead to the equation of state of inflationary radiation. Nevertheless, in this paper, we show that there exists a conceptual problem with the kind of representation that leads to the fundamental equations of the model. The problem comes from an incompatibility between one of the minimal conditions for successful inflation (the momentum of individual photons being bounded from above) and the Fock-space structure of the representation which leads to the fundamental inflationary equations of state. We show that the Fock structure, although mathematically allowed, would lead to problems with the overall consistency of physics, like leading to a problematic scattering theory, for example. We suggest replacing the Fock space by one of two possible structures that we propose. One of them relates to the general theory of Hopf algebras (here explained at an elementary level) while the other is based on a representation theorem of von Neumann algebras (a generalization of the Clebsch-Gordan coefficients), a proposal already suggested by us to take into account interactions in the inflationary equation of state.

Correlations and Quantum Dynamics of 1D Fermionic Models: New Results for the Kitaev Chain with Long-Range Pairing

In the first part of the thesis, we propose an exactly-solvable one-dimensional model for fermions with long-range p-wave pairing decaying with distance as a power law. We studied the phase diagram by analyzing the critical lines, the decay of correlation functions and the scaling of the von Neumann entropy with the system size. We found two gapped regimes, where correlation functions decay (i) exponentially at short range and algebraically at long range, (ii) purely algebraically. In the latter the entanglement entropy is found to diverge logarithmically. Most interestingly, along the critical lines, long-range pairing breaks also the conformal symmetry. This can be detected via the dynamics of entanglement following a quench. In the second part of the thesis we studied the evolution in time of the entanglement entropy for the Ising model in a transverse field varying linearly in time with different velocities. We found different regimes: an adiabatic one (small velocities) when the system evolves according the instantaneous ground state; a sudden quench (large velocities) when the system is essentially frozen to its initial state; and an intermediate one, where the entropy starts growing linearly but then displays oscillations (also as a function of the velocity). Finally, we discussed the Kibble-Zurek mechanism for the transition between the paramagnetic and the ordered phase.

Entanglement entropy in 1-d quantum spin chains

In questa tesi abbiamo studiato il comportamento delle entropie di Entanglement e dello spettro di Entanglement nel modello XYZ attraverso delle simulazioni numeriche. Le formule per le entropie di Von Neumann e di Renyi nel caso di una catena bipartita infinita esistevano già, ma mancavano ancora dei test numerici dettagliati. Inoltre, rispetto alla formula per l'Entropia di Entanglement di J. Cardy e P. Calabrese per sistemi non critici, tali relazioni presentano delle correzioni che non hanno ancora una spiegazione analitica: i risultati delle simulazioni numeriche ne hanno confermato la presenza. Abbiamo inoltre testato l'ipotesi che lo Schmidt Gap sia proporzionale a uno dei parametri d'ordine della teoria, e infine abbiamo simulato numericamente l'andamento delle Entropie e dello spettro di Entanglement in funzione della lunghezza della catena di spin. Ciò è stato possibile solo introducendo dei campi magnetici ''ad hoc'' nella catena, con la proprietà che l'andamento delle suddette quantità varia a seconda di come vengono disposti tali campi. Abbiamo quindi discusso i vari risultati ottenuti.

Trasformazioni che conservano la misura

Si consideri un insieme X non vuoto su cui si costruisce una sigma-algebra F, una trasformazione T dall'insieme X in se stesso F-misurabile si dice che conserva la misura se, preso un elemento della sigma-algebra, la misura della controimmagine di tale elemento è uguale a quella dell'elemento stesso. Con questa nozione si possono costruire vari esempi di applicazioni che conservano la misura, nell'elaborato si presenta la trasformazione di Gauss. Questo tipo di trasformazioni vengono utilizzate nella teoria ergodica dove ha senso considerare il sistema dinamico a tempi discreti T^j x; dove x = T^0 x è un dato iniziale, e studiare come la dinamica dipende dalla condizione iniziale x. Il Teorema Ergodico di Von Neumann afferma che dato uno spazio di Hilbert H su cui si definisce un'isometria U è possibile considerare, per ogni elemento f dello spazio di Hilbert, la media temporale di f che converge ad un elemento dell'autospazio relativo all'autovalore 1 dell'isometria. Il Teorema di Birkhoff invece asserisce che preso uno spazio X sigma-finito ed una trasformazione T non necessariamente invertibile è possibile considerare la media temporale di una funzione f sommabile, questa converge sempre ad una funzione f* misurabile e se la misura di X è finita f* è distribuita come f. In particolare, se la trasformazione T è ergodica si avrà che la media temporale e spaziale coincideranno.

Sulla decomposizione di misure

Questa tesi illustra il teorema di decomposizione delle misure e come questo viene applicato alle trasformazioni che conservano la misura. Dopo aver dato le definizioni di σ-algebra e di misura ed aver enunciato alcuni teoremi di teoria della misura, si introducono due differenti concetti di separabilità: quello di separabilità stretta e quello di separabilità, collegati mediante un lemma. Si descrivono poi la funzione di densità relativa e le relative proprietà e, dopo aver definito il concetto di somma diretta di spazi di misura, si dimostra il teorema di decomposizione delle misure, che permette sotto certe ipotesi di esprimere uno spazio di misura come somma diretta di spazi di misura. Infine, dopo aver spiegato cosa significa che una trasformazione conserva la misura e che è ergodica, si dimostra il teorema di Von Neumann, per il quale le trasformazioni che conservano la misura risultano decomponibili in parti ergodiche.

Applications of elliptic functions to solve differential equations

In questa tesi si mostrano alcune applicazioni degli integrali ellittici nella meccanica Hamiltoniana, allo scopo di risolvere i sistemi integrabili. Vengono descritte le funzioni ellittiche, in particolare la funzione ellittica di Weierstrass, ed elenchiamo i tipi di integrali ellittici costruendoli dalle funzioni di Weierstrass. Dopo aver considerato le basi della meccanica Hamiltoniana ed il teorema di Arnold Liouville, studiamo un esempio preso dal libro di Moser-Integrable Hamiltonian Systems and Spectral Theory, dove si prendono in considerazione i sistemi integrabili lungo la geodetica di un'ellissoide, e il sistema di Von Neumann. In particolare vediamo che nel caso n=2 abbiamo un integrale ellittico.

Na 1 Nachlass Max Horkheimer, 652 - Vorlesungen: "National Socialism", "Autoritarian doctrines and modern European institutions", "Eclipse of Reason" (p. IX 35a.1-2-IX 36.1-5b)

"National Socialism": 1. Ankündigung einer Vorlesungsreihe November/Dezember 1941 von: Herbert Marcuse, A.R.L. Gurland, Franz Neumann, Otto Kirchheimer, Frederick Pollock. a) als Typoskript verfielfältigt, 1 Blatt, b) Typoskript, 1 Blatt; 2. Antwortbrief auf Einladungen zur Vorlesungsreihe, von Neilson, William A.; Packelis, Alexander H.; Michael, Jerome; McClung Lee, Alfred; Youtz, R.P.; Ginsburg, Isidor; Ganey, G.; Nunhauer, Arthur. 8 Blätter; "Autoritarian doctrines and modern European institutions" (1924): 1. Vorlesungs-Ankündigung Typoskript, 2 Blatt; 2. Ankündigungen der Vorlesungen von Neumann, Franz L.: "Stratification and Dominance in Germany"; "Bureaucracy as a Social and Political Institution", Typoskript, 2 Blatt; 3. Evans, Austin P.: 1 Brief (Abschrift) an Frederick Pollock, New York, 26.2.1924; "Eclipse of Reason", Fünf Vorlesungen 1943/44:; 1. I. Lecture. a) Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 38 Blatt b) Typoskript, 29 Blatt c) Typoskript mit eigenhändigen und handschriftlichen Korrekturen, 31 Blatt d) Teilstück, Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 2 Blatt e) Entwürfe, Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 6 Blatt; 2. II. Lecture. a) Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 27 Blatt, b) Typoskript mit handschriftlichen Korrekturen, 37 Blatt; 3. III. Lecture. Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 27 Blatt; 4. IV. Lecture. Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 23 Blatt; 5. V. Lecture. a) Typoskript mit eigenhändigen Korrekturen, 25 Blatt, b) Teilstücke, Typoskript mit eigenhändigen und handschriftlichen Korrekturen, 3 Blatt;