Aspectos não-clássicas e efeitos da coerência em Termodinâmica Quântica

• Processo: 23/13362-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Roberto Menezes Serra
• Beneficiário: Carlos Henrique da Silva Vieira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Computação quântica Correlação quântica Decoerência Informação quântica Termodinâmica quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: computação quântica | Correlações Quânticas | decoerência | Dispositivos Térmicos Quânticos | Informação Quântica | Termodinamica quântica | Informação Quântica

Resumo

Estamos presenciando o desenvolvimento acelerado de tecnologias quânticas no estágio que se convencionou chamar de NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum Technology). Analogamente ao desenvolvimento das tecnologias clássicas, limites termodinâmicos exibem um papel fundamental. Nos cenários típicos da área, temos sistemas em pequena-escala e muito longe do equilíbrio, onde flutuações térmicas e quânticas são relevantes. O presente projeto de pesquisa incorpora aspectos teóricos e experimentais e tem seu foco em explorar o papel desempenhado por características quânticas, a saber, coerência e correlações não-clássicas, na termodinâmica estocástica de sistemas e dispositivos quânticos fora do equilíbrio. Especificamente, pretendemos derivar novas relações de flutuação que contemplem as características introduzidas pela presença de correlações e coerência quânticas em processos de não-equilíbrio envolvendo trocas energéticas. Além disso, investigaremos também como usar características não-clássicas para melhorar processos termodinâmicos em sistemas quânticos, em particular, protocolos de extração de trabalho, refrigeração e transporte de calor. Do ponto de vista experimental, pretendemos realizar a verificação dessas novas relações de flutuação generalizadas e relações de incerteza termodinâmicas, empregando qubits de spin e técnicas de Ressonância Magnética Nuclear em moléculas que possam codificar de dois até seis qubits em spins nucleares. Outro objetivo que exploraremos de forma teórica e experimental refere-se às possíveis vantagens associadas a processos que exibem uma ordem causal indefinida. Nessa direção, buscaremos analisar as consequências oriundas desse controle coerente em protocolos de troca de energia em dispositivos térmicos quânticos. A execução deste projeto deve culminar em diversos resultados originais e relevantes em Termodinâmica Quântica com possibilidades de aplicações práticas em novas tecnologias quânticas.

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)

PORTO, JOAO C. P.; MARINHO, LUCAS S.; DIEGUEZ, PEDRO R.; DA PAZ, IRISMAR G.; VIEIRA, CARLOS H. S.. Enhancing Gaussian quantum metrology with position-momentum correlations. PHYSICA SCRIPTA, v. 100, n. 1, p. 16-pg., 2025-01-01. (23/13362-0)

DA SILVA, PEDRO P.; VIEIRA, CARLOS H. S.; MARINHO, LUCAS S.; SAMPAIO, MARCOS; DA PAZ, IRISMAR G.. The role of position-momentum correlations in coherence freezing and purity behavior of macromolecular gaussian states. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS, v. 139, n. 11, p. 13-pg., 2024-11-29. (23/13362-0)