Ciclo: XXXVII

Dottorando: Andres Camilo Granda Arango

Ruolo: R1 - First Stage Researcher

Supervisor: Prof. Giuseppe Sergioli

Co-supervisor: Dott. Gustavo Martin Bosyk, Dott. Federico Hernan Holik

Ho conseguito la laurea magistrale in Fisica presso l'Università di Antioquia-Colombia, con una tesi dal titolo "Meccanica quantistica asintotica per N oscillatori accoppiati". Da allora, sono dottorando presso l'Università di Cagliari. Il mio campo di ricerca comprende i fondamenti della meccanica quantistica, in particolare focalizzato sul problema di come sia la connessione che esiste tra due teorie apparentemente diverse: la meccanica classica e la meccanica quantistica. I miei recenti contributi sono subordinati alla creazione di un nuovo formalismo matematico, chiamato meccanica quantistica asintotica, basato sulla densità di probabilità, sui comportamenti asintotici e sulle trasformate di Fourier, che ha permesso di recuperare densità di probabilità classiche più correzioni di tipo quantistico in sistemi fisici come l'oscillatore armonico, l'atomo di idrogeno, particelle racchiuse in pozzi piatti e sferici, caduta libera e recentemente in particelle con caratteristiche relativistiche. L'obiettivo attuale della mia ricerca è di incorporare l'apprendimento automatico. Cioè, utilizzando tecniche di apprendimento automatico, ci concentreremo sul problema della classificazione per cercare di discernere se certi stati di una sorgente sono interconnessi o meno, se presentano coerenza o meno, o se quel particolare sistema quantistico è stato in grado di raggiungere il suo limite classico.

SUNTO DELLA TESI

"Aspetti geometrici della distribuzione delle risorse nei circuiti casuali quantistici"
[Andrés Camilo Granda Arango (1), Giuseppe Sergioli (2), Federico Holik (3)
Università di Cagliari, Via Is Mirrions 1, Cagliari, 09123, Italia, Universidad Nacional de La Plata, Instituto de Física, C.C. 727, La Plata, 1900, Argentina]

Il calcolo quantistico promette di ottenere vantaggi computazionali che vanno oltre le capacità classiche. Tuttavia, le ragioni fondamentali alla base di questo vantaggio rimangono una questione aperta. Sebbene l'entanglement e la coerenza siano stati suggeriti come risorse chiave, risultati come il teorema di Gottesmann-Knill indicano che queste caratteristiche da sole non spiegano completamente l'accelerazione quantistica. Studi recenti hanno evidenziato il ruolo della contestualità quantistica come elemento cruciale. In questa tesi, esploriamo la distribuzione e la robustezza delle risorse quantistiche, in particolare la non-località e l'entanglement, nei circuiti casuali quantistici (QRC). Il nostro studio mira a quantificare la misura in cui diversi dispositivi quantistici possono generare e sostenere queste risorse in varie condizioni. Per raggiungere questo obiettivo, impieghiamo più quantificatori: il grado di violazione delle disuguaglianze di Svetlichny per valutare la genuina non-località multipartita e varie misure di entanglement come Tangle, Concurrence, Von Neumann entropy, Negativity. Utilizzando una combinazione di simulazioni teoriche e implementazioni sperimentali su processori quantistici reali, confrontiamo set universali (Clifford + T) e non universali (Clifford) di porte quantistiche, analizzando come influenzano la distribuzione delle risorse quantistiche. I nostri risultati rivelano che mentre le porte non universali possono generare stati altamente aggrovigliati, la loro distribuzione è limitata a valori discreti, mentre i set di porte universali forniscono una distribuzione delle risorse più ricca e continua. Inoltre, esaminiamo l'impatto del rumore sulla distribuzione delle risorse, dimostrando che livelli di rumore aumentati degradano le correlazioni non locali e l'intreccio, limitando così le capacità computazionali del dispositivo. Questo studio contribuisce al dibattito in corso sul vantaggio quantistico e sulla certificazione dei processori quantistici. Fornendo un metodo per confrontare i dispositivi quantistici in base a principi fisici fondamentali piuttosto che a specifiche prestazioni algoritmiche, proponiamo un nuovo approccio per valutare la capacità di un'unità di elaborazione quantistica (QPU) di generare uno spazio di stato quantistico robusto. I nostri risultati suggeriscono che la capacità di una QPU di mantenere alti livelli di non-località e di entanglement è fondamentale per le sue prestazioni, offrendo spunti sulla progettazione e l'ottimizzazione delle tecnologie quantistiche a breve termine.