Soldati.Quem sabe em breve conseguimos retomar aquela ideia!E por fim agradeço também ao meu ex-companheiro de escritório e amigo, Heitor P. Casagrande.Espero que consiga em algum momento te visitar em Singapura!Os trabalhos administrativo e operacional de funcionários do Instituto de Física da USP e de funcionários terceirizados hão de ser também lembrados.As secretárias Sandra R. R. Ribeiro e Rosana B. G. Biz, a comissão e a secretaria de pós-graduação do IFUSP, as faxineiras, os seguranças e os técnicos de laboratório, todos essenciais em suas funções.Agradeço de coração a todos!Sem o auxílio financeiro proporcionado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) por meio de bolsa de estudos (Processo:135905/2019-2), muito dificilmente eu conseguiria ir até o final dos meus estudos de Mestrado.Expresso veementemente minha gratidão a este importante órgão de fomento à pesquisa em terras brasileiras, assim como agradeço também ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações, gestor do CNPq.Pelas orientações nos vários momentos de incertezas e dificuldades, agradeço: Pedro R. Vertamatti, Fernando S. Martins, Ioanna Kriekouki, Maria Rosa C. A. Gomes, Dra.Maria Fernanda Caliani, meu pai espiritual Arquimandrita Dimitrios Attarian (querido abouna!), e todos meus amigos e irmãos de fé.Por fim, a gratidão maior reservo para Deus.É por Ele que fui criado, é Ele que sustenta a minha vida e é Ele que me permite apreciar a sua Criação de uma forma muito bela.Toda honra e toda glória ao Senhor."How magnified are Thy works, O Lord!In wisdom hast Thou made them all; the earth is filled with Thy creation."-Psalms 103:24 "Quão magníficas são as Tuas obras, ó Senhor!Em sabedoria Tu fizestes tudo; a terra está repleta da Tua criação."
Soldati.Quem sabe em breve conseguimos retomar aquela ideia!E por fim agradeço também ao meu ex-companheiro de escritório e amigo, Heitor P. Casagrande.Espero que consiga em algum momento te visitar em Singapura!Os trabalhos administrativo e operacional de funcionários do Instituto de Física da USP e de funcionários terceirizados hão de ser também lembrados.As secretárias Sandra R. R. Ribeiro e Rosana B. G. Biz, a comissão e a secretaria de pós-graduação do IFUSP, as faxineiras, os seguranças e os técnicos de laboratório, todos essenciais em suas funções.Agradeço de coração a todos!Sem o auxílio financeiro proporcionado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) por meio de bolsa de estudos (Processo:135905/2019-2), muito dificilmente eu conseguiria ir até o final dos meus estudos de Mestrado.Expresso veementemente minha gratidão a este importante órgão de fomento à pesquisa em terras brasileiras, assim como agradeço também ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações, gestor do CNPq.Pelas orientações nos vários momentos de incertezas e dificuldades, agradeço: Pedro R. Vertamatti, Fernando S. Martins, Ioanna Kriekouki, Maria Rosa C. A. Gomes, Dra.Maria Fernanda Caliani, meu pai espiritual Arquimandrita Dimitrios Attarian (querido abouna!), e todos meus amigos e irmãos de fé.Por fim, a gratidão maior reservo para Deus.É por Ele que fui criado, é Ele que sustenta a minha vida e é Ele que me permite apreciar a sua Criação de uma forma muito bela.Toda honra e toda glória ao Senhor."How magnified are Thy works, O Lord!In wisdom hast Thou made them all; the earth is filled with Thy creation."-Psalms 103:24 "Quão magníficas são as Tuas obras, ó Senhor!Em sabedoria Tu fizestes tudo; a terra está repleta da Tua criação."
Em proêmio, menciono meus pais, o "doutor" e a dona Rosa, indivíduos fulcrais que sempre fizeram o possível e impossível para proporcionar a vida que tenho, em sentido literal, lato e estrito."Se cheguei até aqui foi porque me apoiei no ombro de gigantes".A citação de um ilustre cientista pode também ser atribuida ao meu irmão Gustavo, a quem esta tese é dedicada, e ao meu primo Filipe, fonte inesgotável de inspiração.Reiterando a afirmação de Belchior, "presentemente eu posso me considerar um sujeito de sorte", tenho imensa fortuna de estar repleto de pessoas das quais tenho grande estima.A seguir, menciono algumas figuras do supracitado conjunto.Ao Rodrigo (Eskeleto), agradeço por muito me ensinar sobre a carreira acadêmica e como como o "jogo" é "jogado", e também pela incalculável ajuda recente com a burocracia alemã.Ao Wilson, demonstro minha gratidão pelas boas conversas e pelo auxílio inestimável em duras decisões; mal posso esperar pelo início de nossa roda de samba em Tübingen.Ao Luan, agradeço por ser um bom amigo, pelos inúmeros cafés, pelos conselhos pessoais e profissionais, e também pelas conversas sobre a vida, o Universo, e tudo mais.À Alexandra, Pedro, Mauro, Luke, David, Dave, Chris e admins do Zoro, agradeço pelos momentos de expressão artística.Ao Igaum, pela fritação.À ela, você-sabe-quem, permito que Fernando Pessoa diga por mim: "não há saudades mais dolorosas do que as das coisas que nunca foram"."Cuidado com o golpe" foi uma despretensiosa frase proferida entre amigos numa noite de sexta-feira no apartamento 61 enquanto caíamos num golpe.Por ironia do destino, tal frase acabou nomeando este seleto conjunto de pessoas cuja importância me é inestimável.Felipe(s), Gabriel, Giuliano, e Mateus são os nomes das feras.Deveras grato pelas horas de física, várzea, cafés, rolês, prévias, papo furado, jogos do Fluminense e do Cruzeiro.Menciono também os(as) matemáticos(as) do i i , a velha (e a nova) geração da Astrofísica, os enxadristas, os lúcidos da PPG, e o grupo de Informação Quântica.Meu egrégio orientador merece congratulações dobradas.Primeiro, agradeço ao Diogo na figura de orientador pelo apoio, confiança, infinitas cartas de recomendação, e sobretudo pelo exemplo de pessoa, cientista, e profissional.Segundo, agradeço ao Diogo na figura de amigo por ser alguém com quem eu sempre pude contar nas mais diversas esferas da vida, seja para tirar dúvidas de física ou para conversar sobre os maiores sambistas da nossa geração.Tenho plena ciência de que seu altruísmo é uma das virtudes mais belas que já vi num ser humano.Meu conselho, para qualquer pessoa e independente das circunstâncias, é "procure o Diogo e troque uma ideia com ele".Não poderia deixar de citar o professor Vitor pelos fundamentais anos de orientação, pelo exemplo de cientista e pessoa, pelos conselhos, e também pelas infinitas cartas de recomendação.O nome dos protagonistas dos Capítulos 3 e 5 é uma singela homenagem à sua contribuição.Aponto também outros professores essenciais em minha formação, a saber, Daniel Vanzella, Leo Maia, Luiz Agostinho, e Reginaldo Napolitano.Em desfecho, agradeço à população brasileira e seus esforços para a manutenção de uma Universidade pública de qualidade.Não menos digno de mérito são os servidores do IFSC, por tornarem tudo isto possível.Em particular, o Ricardeus que resolveu toda burocracia com acurácia e celeridade ímpares e a Neusa da biblioteca que gentilmente corrigiu meus (inúmeros) erros nas referências e me orientou em relação às (frustradas) tentativas de burlar o template, e.g.usar [ ] e não ( ) nas citações.This study was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -Brasil (CAPES) -Finance Code 001."We have no choice but to laugh at such paradox."
A minha amada esposa, Sharita, que pelo apoio e companheirismo imensuráveis merece crédito nesse trabalho.A meus pais e irmãos que tanto me ensinaram na vida e de várias formas contribuíram para que eu trilhasse o caminho que culmina nesta tese. AgradecimentosAgradeço ao professor Eduardo Duzzioni pela orientação, pelas discussões e pelo exemplo de profissionalismo.Agradeço ao Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal de Uberlândia, pelo curso e pelos profissionais envolvidos, técnicos e docentes altamente qualificados.À compreensão do Instituto de Ciência, Engenharia e Tecnologia da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, em especial ao diretor Carlos Henrique Alexandrino, nos momentos em que precisei desempenhar minhas atividades referentes ao doutorado, meus agradecimentos.Agradeço ao Grupo de Óptica e Informação Quântica pelo ambiente e pelas discussões com os pesquisadores docentes e os discentes.Agradeço aqui a meus colegas discentes do grupo, entre eles, Halyne, Antônio e Patrícia, pelas discussões de pesquisa e também pelas banalidades.Para passar por um período árduo como o de um curso de doutorado, ter colegas com quem dividir o peso, as frustrações e o trabalho é de grande importância.Tive a oportunidade de conviver desde a graduação, passando pelo mestrado e até o doutorado, com dois colegas com quem pude cooperar.Foi uma honra passar esses dez anos ao lado de William e Renato.O afeto e apoio que recebi de meus pais e de minha família foram imprescindíveis para que eu pudesse ter equilíbrio para passar por todo o processo estressante de um doutorado.Cabe aqui, além do agradecimento à minha família, o reconhecimento aos meus sogros por terem me acolhido como um membro da família, o que foi muito importante na distância da minha própria família.Durante os anos de doutorado houve ocasiões em que parecia que tudo daria errado.Houve vários momentos em que a dúvida na capacidade de resolver os problemas tornou-se enorme.Nesses momentos eu pude contar com minha esposa, Sharita, para perceber que tudo poderia ser resolvido e que eu era capaz de enfrentar todos os problemas.Sem a parceria, e as praticamente sessões de análise, dessa pessoa especial este trabalho não teria sido concluído.Meu muito obrigado por ações de uma magnitude que são impossíveis de retribuir, mas que sempre tentarei. ResumoA computação quântica pode representar um avanço inestimável na solução de alguns problemas para os quais não se conhece solução eficiente ou não há tal solução afinal.Para que essa forma de computação se consolide como uma realidade vários problemas têm sido tratados pela comunidade científica como, por exemplo, a identificação de uma propriedade que seja responsável pela vantagem computacional ou, ainda, o desenvolvimento de novos algoritmos, protocolos e modelos computacionais, além do desenvolvimento técnico para produção de sistemas capazes de realizar tal computação.Considerando este cenário, os estudos apresentados nesta tese têm como temas principais as correlações quânticas -uma propriedade que conjectura-se ser uma fonte de ganho computacional para a computação quântica -e o modelo computacional denominado Deterministic Quantum Computation with One Quantum Bit (DQC1).Estuda-se, através de métodos numéricos, as correlações quânticas geradas entre dois pontos quânticos não interagentes, inseridos em uma nanocavidade óptica, na presença de canais de decoerência e observa-se que estes canais, apesar de reduzirem o potencial de geração de correlações quânticas em uma maneira geral, têm um pequeno papel construtivo.Além disso, a realização experimental de uma testemunha de classicalidade neste sistema é proposta.Avalia-se a presença destas correlações no passo-a-passo do algoritmo de Deutsch-Jozsa pelo modelo DQC1, notando-se que elas podem ser geradas e consumidas neste processo.Apresenta-se uma forma de se realizar computação pelo modelo DQC1 em um sistema óptico, onde o estado de um conjunto de qbits é codificado nos graus de liberdade transversais e a polarização é tomada como o qbit controle.Seguindo este esquema são desenvolvidas formas de realizar os algoritmos de Deutsch-Jozsa, de fatoração e de estimação de decaimento da fidelidade média, tendo sido o primeiro efetivamente realizado experimentalmente, assim como o cálculo do traço de uma matriz unitária.
Agradeço ao meu orientador, Diogo, por me ensinar tanto sobre física.Mas mais do que isso, agradeço por me ensinar tanto sobre o aspecto humano da pesquisa.Que eu possa carregar sua energia e leveza pra onde eu for, e prover essa segurança tranquila quando for a minha vez.Agradeço também aos meus amigos do GIQ, por todas as discussões regadas a café que aliviavam as tardes de insucessos.Ao Tiago e à Gabi, particularmente, por tornarem experiências incríveis ainda mais incríveis.Agradeço aos meus irmãos de São Carlos, Tim e Lucas, pela irmandade inquestionável e presença acima de qualquer distância.Aos amigos do Estrôncio, particularmente à Dalila e à Marcia, por todo apoio e companhia.À Be, pelas conversas leves e comidas gostosas.Aos meus amigos de Araraquara, Rafa e Arthur, por me darem um chão onde eu pudesse cair, e ao meu grupo de amigos queridos por me fazerem aguardar ansiosamente os fins de semana em que nos encontraríamos.Ao Iago, por tudo, sempre.Agradeço ao pessoal do GMF por me dar as bases da pesquisa.A todos os excelentes professores da UFSCar e da USP, que me ensinaram física.Aos que me ensinaram as letras e os números.Aos que ficaram de fora e que contribuíram para que as coisas atingissem esse estado.Agradeço, por fim, à USP e à CAPES pelo apoio estrutural e financeiro, e a todos que lutaram e lutam por ensino público e pesquisa universais e de qualidade.Venceremos. This study was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -Brasil (CAPES) -Finance Code 001."The problem, as I see it, is that you've been told and not told.You've been told, but none of you really understand, and I dare say, some people are quite happy to leave it that way."Kazuo Ishiguro
deixar uma miríade de coisas ocultas desde a fundação do mundo (Mt 13:35); diferentemente, estando nós homens e mulheres em um mundo trivial, não haveriam cientistas e, tampouco, físicos.Agradeço ao meu orientador, Diogo, que me confiou a orientação e me guiou no caminho fascinante do nosso trabalho: um exemplo de cientista e de pessoa, e sua orientação me foi uma lição de humanidade que eu nunca conseguirei retribuir adequadamente.Agradeço também ao meu orientador de iniciação científica, Eric, pelas valiosas lições sobre física e carreira e por sempre estar pronto a me ajudar, mesmo eu não sendo mais seu orientando.Agradeço aos meus pais, Eunice e Wilson; aquela, por ser a minha companheira e irmã de fé, esse por sempre estimular minha criatividade, e aos dois pela educação e pelo contínuo encorajamento.Aos meus irmãos, Bruno, Murilo e Raquel e seus respectivos Camila, Karen e Igor, meus cunhados; pelo companheirismo, carinho inabalável e claro, pelos meus sobrinhos, a quem eu dediquei esta dissertação.O amor de vocês me constrange.Agradeço a todos os meus amigos e amigas, e felizmente eu tenho muitos; selecionei alguns em especial que estiveram intimamente presentes neste trabalho.Daniel, Pedro e Vitor por estarem comigo o dia inteiro, motivando e fazendo rir.Ao Lucas, por ser um irmão de outra mãe e ao Paulo, pelas lições de Python e as longas caminhadas falando muito de literatura e um pouquinho de física.Aos meus amigos da IPSC, em especial Jayro, Jonathas, Valdemar, Victor e Rev. Will: vocês não fazem a menor ideia do quanto foram e são para mim.Agradeço a cada membro da minha família, pois cada um foi importante -sem hipérbole.Cito em especial o meu primo, Willian.No nosso contexto, dificilmente eu pensaria em ter uma carreira acadêmica se não fosse pelo seu exemplo.Não posso deixar de lembrar que a escrita desta dissertação foi marcada pela morte do meu avô, Geraldo (In Memoriam): um homem incansável e trabalhador.Agradeço a todas pessoas que de alguma forma participaram dessa longa e improvável história, afetos e desafetos, nem que por um momento curto.Acredito que há na eternidade uma balança viciada, colocada à frente do quadro da História, que sempre indica para quem chega lá que a interação corrosiva e contingente dessa vida vale a pena.Logo, até as relações mais entrópicas devem ser celebradas, nem que com inúmeras ressalvas.Finalmente, agradeço a USP pelo suporte financeiro para que este trabalho fosse feito, além dos longos anos me ensinando física e me garantindo um bom ambiente de estudos através dos seus funcionários: pessoas incontáveis que, mesmo só, guardo-as e honro-as com esta dissertação."I am a sojourner and foreigner among you."-Abraham.
Agradecimentos• Primeiro aos meus pais, Simone e Valteir, que me deram asas quando eu quis voar, além de todo amor e toda instrução que eu nunca poderei retribuir à altura, ainda que ganhasse um prêmio Nobel por dia, daqui até o fim da minha vida.Vocês são o maior exemplo de vitória que eu tenho.Só vocês sabem o que foi preciso pra chegar até onde estão e onde estamos.Amo infinitamente.• À minha companheira, Evelyn Prais, que me serviu de pedra angular todos os dias desde que aceitou meu coração.Mas, particularmente, agradeço pelo apoio sem paralelo que permitiu a colheita de tudo que semeei nos últimos 3 anos.Sem você eu não teria conseguido o que estou colhendo.• Ao Prof. Dr. José C. Xavier, meu solícito e paciente orientador, que mesmo diante dos vários obstáculos -quase sempre devido às minhas limitações pessoais -soube manter a elegância e me guiar de volta aos trilhos.Toda e qualquer imperfeição na presente obra é exclusivamente um delito meu.• Aos amigos, colegas e professores que me ajudaram a crescer enquanto pensador e serhumano.São tantos que seria uma grande injustiça escrever 3 ou 4 nomes e apenas acrescentar um "e muitos outros".• A cada contribuinte que proporcionou o financiamento das bolsas que me fomentaram.
vi Agradecimentos Uma pessoa é a soma de suas experiências.Se hoje estou agradecendo, não há como me furtar de lembrar e agradecer aos maiores responsáveis por isso: meus pais, Aurea e Izamôr.Fisicamente presentes ou separados de mim no espaço e no tempo, seu amor e carinho foram as mãos que formaram o que sou.Por tudo isso, e por muito mais do que eu consigo colocar em palavras, obrigado.Também agradeço a minha avó Maria, pelo exemplo de coragem e pelo amor incondicional, ao meu irmão Ricardo e sua esposa Janaína, pelos muitos anos de amizade e pelos que ainda estão por vir, e a meus tios Humberto e Clélia, pelo carinho e ternura.Devo agradecer também ao meu orientador prof.Guillermo Cabrera, por muitas conversas e principalmente pela liberdade de procurar minha própria identidade intelectual.Para mim, ele é um exemplo de como deveria ser um físico no sentido clássico da palavra, com uma visão ampla da natureza e seus fenômenos, com cultura e filosofia.Em suma, o inverso da especificidade que rodeia o ambiente acadêmico contemporâneo.Na formação da minha identidade intelectual existem dois outro nomes tão importantes quanto o do meu orientador.Agradeço ao prof.Antônio Castro Neto por me mostrar a sua paixão pela física e por me apresentar ao problema da rede de Kondo.Acima de tudo devo agradecer a ele por nunca ter duvidado, por sempre ter achado um tempo para me mandar um e-mail ou telefonar me dando força e estímulo para continuar com o problema.No final, parece ser essa a característica mais importante de um orientador.A outra figura na minha formação é o prof.Eduardo Miranda.Durante o último ano do meu doutorado suas orientações e principalmente a atitude instigante e questionadora foram fundamentais para a minha formação.Existem poucas pessoas com o dom de realmente ensinar, aquelas que conseguem dissecar um tema complexo em suas estruturas básicas e apresentá-las de uma maneira lógica sem perder a magia e o entusiasmo.