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Title: Quantum correlations and quantum coherence in open quantum systems
Authors: Obando, Paola Andrea Concho
metadata.dc.contributor.advisor: Sarandy, Marcelo Silva
metadata.dc.contributor.advisorco: Paula, Fagner Muruci de
Issue Date: 2018
Abstract: In this thesis, methods for the study of open quantum systems are developed and different aspects of Markovian and non-Markovian dynamics are analyzed. The first part of the thesis is devoted to the theoretical foundations of open quantum systems and a brief review of quantum correlations, emphasizing geometric quantum correlations. In the second part of the thesis, we present our main results. More specifically, we firstly provide analytical expressions for classical and total trace-norm (Schatten 1-norm) geometric correlations in the case of two-qubit X states. As an application, we consider the open-system dynamical behavior of such correlations under phase and generalized amplitude damping evolutions. Then, we show that geometric classical correlations can characterize the emergence of the pointer basis of an apparatus subject to decoherence in either Markovian or non-Markovian regimes. Secondly, we provide a characterization of memory effects in non-Markovian system-bath interactions from a quantum information perspective. In particular, we establish sufficient conditions for which generalized measures of multipartite quantum, classical, and total correlations can be used to quantify the degree of non-Markovianity of a local quantum decohering process. We illustrate our results by considering the dynamical behavior of the trace-distance correlations in multi-qubit systems under local dephasing and generalized amplitude damping. Finally, we investigate quantum coherence, discussing its connections with quantum correlations measurements and proposing it as a quantifier of non-Markovianity. As an example, the coherence of a qubit under non-Markovian amplitude damping is analytically discussed.
metadata.dc.description.abstractother: Nesta tese, são desenvolvidos métodos para o estudo de sistemas quânticos abertos e diferentes aspetos da dinâmica Markoviana e não-Markoviana são analisados. A primeira parte da tese é dedicada aos fundamentos teóricos dos sistemas quânticos abertos e uma breve revisão das correlações quânticas, focando nas correlações quânticas geométricas. Na segunda parte da tese apresentamos nossos principais resultados. Em primeiro lugar, fornecemos expressões analíticas para a correlação geométrica clássica via norma-1 de Schatten no caso de estados X de dois qubit. Como aplicação, consideramos o comportamento dinâmico de um sistema aberto, de tais correlações sob a atuação de ruídos de atenuação de fase e atenuação de amplitude generalizada. Depois, mostramos que as correlações clássicas geométricas podem caracterizar o surgimento da base do ponteiro de um aparelho sujeito à decoerência nos regimes Markoviano ou não-Markoviano. Em segundo lugar, fornecemos uma caracterização de efeitos de memória em interações não-Markovianas do sistema com o banho desde uma perspectiva da informação quântica. Em particular, estabelecemos suficientes condições para as quais medidas multipartidas generalizadas de correlações quânticas, clássicas e totais podem ser usadas para quantificar o grau de não-Markovianidade de um processo local de decoerência quântica. Ilustramos os nossos resultados considerando o comportamento dinâmico das correlações traço-distância em sistemas multiqubit sob ruídos de atenuação de fase e atenuação de amplitude generalizada. Por último, investigamos a coerência quântica discutindo suas conexões com as medidas de correlações quânticas e propondo-a como um quantificador da não-Markovianidade. Como um exemplo, discutimos a coerência de um qubit sob o canal não-Markoviano de atenuação de amplitude.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7415
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