Introdu¸c˜ao
Os primeiros passos da Mecˆanica Quˆantica foram dados no come¸co do s´eculo XX, quando se
fez necess´aria outra teoria para explicar fenˆomenos exclusivamente microsc´opicos, por exemplo
as linhas espectrais de um ´atomo (a referˆencia [9] apresenta os fatos que deram origem `aF´ısica
Quˆantica de forma cronolˆogica). A cria¸c˜ao de um dicotomismo entre f´ısica cl´assica e quˆantica
foi fortalecida por outros fenˆomenos observados posteriormente que s´o eram explicados usando
o formalismo da mecˆanica quˆantica. Mas o que parecia o inferno, come¸ca a tomar forma e
entre perguntas (algumas ainda n˜ao respondidas) e respostas, surge uma teoria que descreve o
mundo microsc´opio com ´otima fidelidade e introduz uma nova forma de ver a natureza, onde as
grandezas f´ısicas s˜ao descritas por operadores, o sistema f´ısico ´e descrito por um vetor complexo,
etc.
Em seu processo de crescimento em descrever o micro, a Mecˆanica Quˆantica mostra suas
estranhas peculiaridades: n˜ao determina¸c˜ao absoluta dos graus de liberdade, tunelamento,
emaranhamento, dentre outras. O que j´asa´ıa do senso comum, coloca agora todo o nosso
instinto em xeque. Entretanto, o que parece ser o fim ´e, na verdade, o come¸co de uma
nova hist´oria. Mesmo com perguntas ainda sem respostas definitivas como a de Einsten,
Rosen e Podolski [10], a mecˆanica quˆantica tr´as infinidades de poss´ıveis aplica¸c˜oes de efeitos
exclusivamente quˆanticos. Por exemplo, o emaranhamento [11], principal motivador de um dos
debates cient´ıficos mais famosos no s´eculo XX (ou at´edahist´oria da f´ısica), aparece, atualmente,
como uma das propriedades quˆanticas mais estudadas. O impressionante ´e o aparecimento
desta propriedade como um recurso para fazer Informa¸c˜ao Quˆantica [5], que ´e a abordagem
que possibilita o uso de quˆantica para produzir, manipular e transmitir informa¸c˜ao. An´alogo
`aInforma¸c˜ao Cl´assica [12], essa nova teoria usa canais de comunica¸c˜ao, portas l´ogicas e tem
como principal portador de informa¸c˜ao os qubits [13] (um sistema quˆantico de dois n´ıveis, o
an´alogo quˆantico de um bit cl´assico).
Nessa disserta¸c˜ao, estudaremos propriedades dinˆamicas do emaranhamento em sistemas
quˆanticos abertos. S˜ao ditos abertos sistemas que possuem intera¸c˜ao com o ambiente (sistema
com muitos graus de liberdade). Em quˆantica, pela caracter´ıstica probabilisticas dos estados
f´ısicos, se faz necess´ario o conceito de ensemble: idealiza¸c˜ao de um n´umero grande de c´opias do
sistema, considerando-se todas de uma s´o vez, cada uma representando poss´ıveis estados que
o sistema real pode ter. Em sistemas abertos, uma descri¸c˜ao natural da evolu¸c˜ao temporal
desses ensembles ´eobtidaapartirdeumaequa¸c˜ao mestra. Nessa disserta¸c˜ao, contudo,
aplicaremos um tratamento equivalente, desenvolvido em [6, 7], chamado de Trajet´orias
Quˆanticas. Esse tratamento permite acompanhar, atrav´es do monitoramento do reservat´orio,
as diferentes evolu¸c˜oes poss´ıveis de cada realiza¸c˜ao desses ensembles, facilitando, assim, o
tempo de computa¸c˜ao e enriquecendo a an´alise te´orica como mostraremos ao longo do trabalho.
Nesse trabalho, em particular, estudaremos como a evolu¸c˜ao do emaranhamento em sistemas
quˆanticos 3 ⊗ 3 (dois qutrits) que interagem, individualmente, com o ambiente varia se
mudarmos as configura¸c˜oes dos n´ıveis internos de energia de cada qutrit ou as condi¸c˜oes iniciais
do sistema.
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