Termodinâmica e tecnologias de informação utilizando sistemas quânticos de variáveis contínuas

• Processo: 17/07973-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Acordo de Cooperação: University of Nottingham
• Pesquisador responsável: Gabriel Teixeira Landi
• Beneficiário: Gabriel Teixeira Landi
• Pesquisador Responsável no exterior: Gerardo Adesso
• Instituição Parceira no exterior: University of Nottingham, University Park, Inglaterra
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Diogo de Oliveira Soares Pinto ; Jader Pereira dos Santos ; Marcelo Martinelli ; Paulo Alberto Nussenzveig
• Assunto(s): Termodinâmica quântica Informação quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Informação Quântica | Irreversibilidade e produção de entropia | Ótima quântica | Sistemas quânticos com variáveis contínuas | Termodinamica quântica | Termodinâmica e informação quântica

Resumo

Neste projeto propomos estabelecer uma colaboração entre as Universidades de São Paulo, Nottingham e Birmingham, com o intuito de investigar aspectos informacionais e termodinâmicos de sistemas quânticos descritos por variáveis contínuas, além de suas aplicações para tecnologias quânticas. Em particular, a proposta irá focar na quantificação de irreversibilidade em sistemas fora do equilíbrio, incluindo modelos concretos para a interação da luz com a matéria, e no papel de recursos não-clássicos, como emaranhamento e correlações quânticas, na sua caracterização. Os limites fundamentais do desempenho de máquinas térmicas nanométricas na presença de reservatórios fora do equilíbrio, serão estudados teórica e experimentalmente. Em particular, neste projeto desenvolveremos uma prova de conceito de um máquina tri-ciclica quântica, um dispositivo que pode funcionar tanto como um refrigerador quanto como uma máquina térmica, conectado a uma fonte de luz comprimida. Investigaremos em detalhe o papel das flutuações não-clássicas devido à compressão da luz na eficiência do dispositivo. No caminho, desenvolveremos também uma série de resultados teóricos referentes a problemas de interesse atual na fronteira entre a informação quântica, a ótica quântica e a termodinâmica. (AU)

Publicações científicas

(29)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CAMASCA, ROLANDO RAMIREZ; LANDI, GABRIEL T.. Memory kernel and divisibility of Gaussian collisional models. Physical Review A, v. 103, n. 2, FEB 3 2021. (17/07973-5, 17/50304-7, 18/12813-0)

GOES, BRUNO O.; LANDI, GABRIEL T.. Entropy production dynamics in quench protocols of a driven-dissipative critical system. Physical Review A, v. 102, n. 5, NOV 3 2020. (18/12813-0, 17/07973-5, 17/50304-7)

TIMPANARO, ANDRE M.; GUARNIER, GIACOMO; GOOLD, JOHN; LANDI, GABRIEL T.. Thermodynamic Uncertainty Relations from Exchange Fluctuation Theorems. Physical Review Letters, v. 123, n. 9, AUG 30 2019. (17/07973-5, 17/50304-7)

MANZANO, GONZALO; PARRONDO, JUAN M. R.; LANDI, GABRIEL T.. Non-Abelian Quantum Transport and Thermosqueezing Effects. PRX QUANTUM, v. 3, n. 1, JAN 6 2022. (17/07973-5, 18/12813-0, 17/50304-7)

SERAFINI, A.; LOSTAGLIO, M.; LONGDEN, S.; SHACKERLEY-BENNETT, U.; HSIEH, C-Y; ADESSO, G.. Gaussian Thermal Operations and The Limits of Algorithmic Cooling. Physical Review Letters, v. 124, n. 1, JAN 2 2020. (17/07973-5)

VARIZI, ADALBERTO D.; CIPOLLA, MARIANA A.; PERARNAU-LLOBET, MARTI; DRUMOND, RAPHAEL C.; LANDI, GABRIEL T.. Contributions from populations and coherences in non-equilibrium entropy production. NEW JOURNAL OF PHYSICS, v. 23, n. 6, JUN 2021. (18/12813-0, 17/50304-7, 17/07973-5)

ROSSI, MASSIMILIANO; MANCINO, LUCA; LANDI, GABRIEL T.; PATERNOSTRO, MAURO; SCHLIESSER, ALBERT; BELENCHIA, ALESSIO. Experimental Assessment of Entropy Production in a Continuously Measured Mechanical Resonator. Physical Review Letters, v. 125, n. 8, AUG 19 2020. (17/50304-7, 17/07973-5, 18/12813-0)

MALOUF, WILLIAM T. B.; GOOLD, JOHN; ADESSO, GERARDO; LANDI, GABRIEL T.. Analysis of the conditional mutual information in ballistic and diffusive non-equilibrium steady-states. Journal of Physics A-Mathematical and Theoretical, v. 53, n. 30, JUL 31 2020. (17/06323-7, 17/07973-5, 16/08721-7, 18/08211-4)

JANOVITCH, MARCELO; LANDI, GABRIEL T.. Quantum mean-square predictors and thermodynamics. PHYSICAL REVIEW A, v. 105, n. 2, p. 5-pg., 2022-02-24. (18/12813-0, 17/50304-7, 17/07973-5)

AGUILAR, GABRIEL H.; SILVA, THAIS L.; GUIMARAES, THIAGO E.; PIERA, RODRIGO S.; CELERI, LUCAS C.; LANDI, GABRIEL T.. Two-point measurement of entropy production from the outcomes of a single experiment with correlated photon pairs. PHYSICAL REVIEW A, v. 106, n. 2, p. 5-pg., 2022-08-17. (18/12813-0, 17/50304-7, 17/07973-5)

MOLITOR, OTAVIO A. D.; LANDI, GABRIEL T.. Stroboscopic two-stroke quantum heat engines. PHYSICAL REVIEW A, v. 102, n. 4, p. 10-pg., 2020-10-16. (17/07973-5, 17/50304-7, 18/12813-0)

GOES, BRUNO O.; LANDI, GABRIEL T.. Entropy production dynamics in quench protocols of a driven-dissipative critical system. PHYSICAL REVIEW A, v. 102, n. 5, p. 10-pg., 2020-11-03. (17/07973-5, 17/50304-7, 18/12813-0)

CAMASCA, ROLANDO RAMIREZ; LANDI, GABRIEL T.. Memory kernel and divisibility of Gaussian collisional models. PHYSICAL REVIEW A, v. 103, n. 2, p. 20-pg., 2021-02-03. (17/07973-5, 17/50304-7, 18/12813-0)

MARTINELLI, TIAGO; SOARES-PINTO, DIOGO O.. Quantifying quantum reference frames in composed systems: Local, global, and mutual asymmetries. PHYSICAL REVIEW A, v. 99, n. 4, p. 10-pg., 2019-04-26. (17/07973-5, 17/03727-0)

MARTINELLI, TIAGO; SOARES-PINTO, DIOGO O.. Quantifying quantum reference frames in composed systems: Local, global, and mutual asymmetries. Physical Review A, v. 99, n. 4, APR 26 2019. (17/03727-0, 17/07973-5)

MICADEI, KAONAN; LANDI, GABRIEL T.; LUTZ, ERIC. Quantum Fluctuation Theorems beyond Two-Point Measurements. Physical Review Letters, v. 124, n. 9, MAR 2 2020. (17/50304-7, 17/07973-5)

TIMPANARO, ANDRE M.; SANTOS, JADER P.; LANDI, GABRIEL T.. Landauer's Principle at Zero Temperature. Physical Review Letters, v. 124, n. 24, JUN 16 2020. (17/07973-5, 18/12813-0)

GOES, B. O.; LANDI, G. T.; SOLANO, E.; SANZ, M.; CELERI, L. C.. Wehrl entropy production rate across a dynamical quantum phase transition. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 2, n. 3, SEP 15 2020. (17/50304-7, 17/07973-5, 18/12813-0)

VARIZI, ADALBERTO D.; VIEIRA, ANDRE P.; CORMICK, CECILIA; DRUMOND, RAPHAEL C.; LANDI, GABRIEL T.. Quantum coherence and criticality in irreversible work. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 2, n. 3, AUG 20 2020. (17/07248-9, 17/50304-7, 17/07973-5, 18/12813-0)

SALAZAR, DOMINGOS S. P.; LANDI, GABRIEL T.. Nonlinear Onsager relations for Gaussian quantum maps. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 2, n. 3, JUL 16 2020. (17/50304-7, 17/07973-5, 18/12813-0)

GUARNIERI, GIACOMO; LANDI, GABRIEL T.; CLARK, STEPHEN R.; GOOLD, JOHN. Thermodynamics of precision in quantum nonequilibrium steady states. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 1, n. 3, p. 13-pg., 2019-10-14. (17/07973-5, 17/50304-7)

TIMPANARO, ANDRE M.; GUARNIERI, GIACOMO; LANDI, GABRIEL T.. Hyperaccurate thermoelectric currents. PHYSICAL REVIEW B, v. 107, n. 11, p. 8-pg., 2023-03-31. (17/07973-5, 17/50304-7, 18/12813-0)

GOES, BRUNO O.; FIORE, CARLOS E.; LANDI, GABRIEL T.. Quantum features of entropy production in driven-dissipative transitions. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 2, n. 1, FEB 7 2020. (18/12813-0, 17/07973-5, 17/50304-7, 18/02405-1)

YADIN, BENJAMIN; JEE, HYEJUNG H.; SPARACIARI, CARLO; ADESSO, GERARDO; SERAFINI, ALESSIO. Catalytic Gaussian thermal operations. Journal of Physics A-Mathematical and Theoretical, v. 55, n. 32, p. 29-pg., 2022-08-12. (17/07973-5)

HOVHANNISYAN, V, KAREN; JORGENSEN, MATHIAS R.; LANDI, GABRIEL T.; ALHAMBRA, ALVARO M.; BRASK, JONATAN B.; PERARNAU-LLOBET, MARTI. Optimal Quantum Thermometry with Coarse-Grained Measurements. PRX QUANTUM, v. 2, n. 2, MAY 19 2021. (17/50304-7, 17/07973-5)

CASAGRANDE, HEITOR P.; POLETTI, DARIO; LANDI, GABRIEL T.. Analysis of a density matrix renormalization group approach for transport in open quantum systems. COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS, v. 267, OCT 2021. (18/12813-0, 17/07973-5)

MICADEI, KAONAN; PETERSON, JOHN P. S.; SOUZA, ALEXANDRE M.; SARTHOUR, ROBERTO S.; OLIVEIRA, IVAN S.; LANDI, GABRIEL T.; SERRA, ROBERTO M.; LUTZ, ERIC. xperimental Validation of Fully Quantum Fluctuation Theorems Using Dynamic Bayesian Network. Physical Review Letters, v. 127, n. 18, OCT 29 2021. (16/08721-7, 17/07973-5, 17/50304-7, 18/12813-0)

LUIZ, FABRICIO S.; DE OLIVEIRA, JR., A.; FANCHINI, FELIPE F.; LANDI, GABRIEL T.. achine classification for probe-based quantum thermometr. PHYSICAL REVIEW A, v. 105, n. 2, FEB 10 2022. (21/04655-8, 17/50304-7, 17/07973-5, 18/12813-0)

ALVES, GABRIEL O.; LANDI, GABRIEL T.. ayesian estimation for collisional thermometr. PHYSICAL REVIEW A, v. 105, n. 1, JAN 19 2022. (17/50304-7, 20/16050-0, 17/07973-5, 18/12813-0)