Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46105
ORCID:  http://orcid.org/0009-0008-8453-278X
Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Efeito Parrondo em caminhadas quânticas em tempo contínuo
Título(s) alternativo(s): Parrondo effect in continuous-time quantum walks
Autor(es): Ximenes, Jefferson José
Primeiro orientador: Villas Bôas, José Maria
Primeiro coorientador: Pires, Marcelo Amanajás
Primeiro membro da banca: La Torre, Liliana Sanz de
Segundo membro da banca: Souza, Fabrício Macedo de
Terceiro membro da banca: Queirós, Sílvio Manuel Duarte
Quarto membro da banca: Pinto, Diogo de Oliveira Soares
Resumo: As caminhadas quânticas em tempo contínuo são dinâmicas de partículas em redes, com diversas aplicações que envolvem transporte, dessa forma, desempenhando funcionalidades na computação quântica e contando com implementações experimentais. A partir do estudo de um fenômeno físico, Juan M. R. Parrondo elaborou um mecanismo que apresenta um resultado paradoxal: a alternância entre dois jogos perdedores pode gerar resultados positivos. Dessa forma, este mecanismo tem sido amplamente aplicado em diversas áreas do conhecimento, incluindo as caminhadas quânticas. Porém, este efeito havia sido registrado na literatura apenas para caminhadas quânticas em tempo discreto. Neste trabalho, apresenta-se, pela primeira vez, a detecção desse paradoxo em caminhadas quânticas em tempo contínuo que, diferentemente da outra dinâmica, não utilizam operadores para atuar nos estados de moeda. Além disso, o protocolo empregado teve como finalidade aprimorar a propagação da partícula, diferentemente do estado da arte, que apresenta combinações entre jogos desfavoráveis para obter resultados positivos ou arranjos que resultam na manipulação da assimetria da distribuição de probabilidade. Com isso, esta tese apresenta uma introdução às caminhadas quânticas; as consequências da adição de defeito, que posteriormente foram utilizadas para análise do mecanismo de Parrondo nesta dinâmica; o paradoxo de Parrondo e o contexto histórico e de aplicação em que é utilizado; o mecanismo que gera o efeito Parrondo na dinâmica em questão, o qual transforma o cenário de propagação prejudicada por defeitos em um que supere a evolução temporal sem defeitos; com análise tanto em relação aos casos com a presença do efeito quanto aos que não apresentaram o fenômeno. Portanto, constata-se que o mecanismo apresentou resultados positivos quanto à sua proposta; ficando claro o comportamento apresentado pelas distribuições de probabilidade das dinâmicas com efeito. Uma vez apresentadas as discussões relacionadas ao caso de alternâncias periódicas, estende-se o trabalho com o estudo de alternâncias aperiódicas, ampliando, assim, a possibilidade de novos métodos relacionados ao controle da propagação das caminhadas em tempo contínuo.
Abstract: The continuous-time quantum walks are dynamics of particles in networks, with various applications that involve transport. From the studies of physical phenomena, Juan M. R. Parrondo elaborated a mechanism that presents a paradoxical result: the alternation between two losing games might yield positive results. This mechanism has been widely applied in diverse areas of knowledge, including quantum walks. However, this effect had been documented in the literature only for discrete-time quantum walks. This work presents, for the first time, the detection of this paradox in continuous-time quantum walks, which, unlike other dynamics, do not use operators on coin states. Furthermore, the protocol aims to improve particle propagation, in contrast to recent developments that present a combination of unfavorable setups for achieving positive results or arrangements that manipulate probability distribution asymmetry. Therefore, this thesis presents an introduction to quantum walks; the consequences of the addition of defects, which were later used for the analysis of Parrondo's mechanism in this dynamic; Parrondo's paradox, and the historical context and application in which it was utilized; the mechanism of the Parrondo effect in the present dynamic, which transforms the scenario of impaired propagation by defects into one that surpasses the defect-free case; with an analysis for both the presence and absence of the effect. It turns out that the mechanism presented positive results regarding its proposal, clearly demonstrating the behavior presented in a probability distribution of dynamics with the effect. Once the discussions were presented related to periodic alternation cases were presented, the work was extended with studies of aperiodic alternations, thus expanding the possibility of new methods related to the control of propagations in continuous-time quantum walks.
Palavras-chave: Caminhadas quânticas em tempo contínuo
paradoxo de Parrondo
defeitos
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Assunto: Física
Computação quântica
Partículas (Física, química, etc.)
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Referência: XIMENES, Jefferson José. Efeito Parrondo em caminhadas quânticas em tempo contínuo. 2025. 70 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI 10.14393/ufu.te.2025.5032.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5032
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46105
Data de defesa: 11-Mar-2025
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
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