Não-localidade e contextualidade como recurso para informação quântica, computação quântica e certificação de dispositivos quânticos

• Processo: 20/06454-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Pesquisador responsável: Bárbara Lopes Amaral
• Beneficiário: Bárbara Lopes Amaral
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/02145-3 - Certificação de sistemas quânticos, BP.IC; 24/08114-0 - Quantização canônica para a Termodinâmica de Equilíbrio, BP.DR; 24/09165-7 - Protocolos de selftesting para estados de grafo, BP.DD; + mais bolsas vinculadas 23/02986-2 - Contextualidade e termodinâmica quântica, BP.MS; 22/05455-5 - Princípios físicos e o conjunto de correlações quânticas, BP.MS; 22/01421-9 - Simetrias de desigualdades de não-contextualidade e a robustez estatística de implementações experimentais, BP.MS; 21/12855-7 - Protocolos quânticos para comprometimento de bit, BP.IC; 21/12850-5 - Não-localidade e contextualidade em Computação Quântica, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Mecânica quântica Computação quântica Sistemas quânticos Informação quântica Não localidade em sistemas quânticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: computação quântica | Contextualidade | Informação Quântica | não-localidade | Informação Quântica

Resumo

Por mais de cinquenta anos, não-localidade e contextualidade têm desempenhado um papel central nos fundamentos da física quântica. Mais recentemente, com o desenvolvimento da ciência da informação quântica, essas características também foram identificadas como recursos para inúmeras aplicações práticas, uma observação que despertou o interesse da comunidade em um tratamento operacional unificado da não-localidade e da contextualidade. Neste projeto, buscamos uma compreensão mais profunda desses fenômenos não-clássicos como recursos para informação quântica, computação quântica e certificação de dispositivos quânticos, uma etapa fundamental da ciência e da tecnologia, especialmente com o desenvolvimento de sistemas em escala intermediária operando no regime de supremacia computacional quântica. Esperamos derivar uma caracterização completa de diferentes teorias de recursos para contextualidade e usar essas ferramentas para definir o papel da contextualidade e da não-localidade em aplicações como a geração de números aleatórios, computação quântica baseada em medidas e destilação de estados mágicos. Em um segundo estágio do projeto, nosso objetivo é explorar esses resultados para estender a conexão de não-localidade e self-testing a cenários de contextualidade, fornecendo novos protocolos para certificação de dispositivos quânticos em cenários que não necessariamente dependam de sistemas quânticos multipartites. Do ponto de vista institucional, este projeto é essencial para a consolidação do Grupo de Informação Quântica e Fundamentos da Física Quântica do Instituto de Física da Universidade de São Paulo e para a consolidação de nossa colaboração com alguns dos grupos mais prolíficos que trabalham com aplicações de fenômenos quânticos no desenvolvimento e certificação de novos protocolos de informação e computação, com importantes contribuições para outras áreas, como termodinâmica quântica, fundamentos da física quântica, óptica quântica e física de muitos corpos, da qual alunos atuais e futuros serão beneficiados. (AU)

Publicações científicas

(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)

AMARAL, BARBARA; CUNHA, MARCELO TERRA. On geometrical aspects of the graph approach to contextuality. PHILOSOPHICAL TRANSACTIONS OF THE ROYAL SOCIETY A-MATHEMATICAL PHYSICAL AND, v. 382, n. 2268, p. 17-pg., 2024-03-18. (20/06454-7)

SCHNEPPER, BRUNO P.; CIUS, DANILO; ANDRADE, FABIANO M.. Entanglement dynamics of two optical modes coupled through a dissipative movable mirror in an optomechanical system. Journal of Physics A-Mathematical and Theoretical, v. 57, n. 50, p. 16-pg., 2024-12-13. (20/06454-7)