Das teorias topológicas de campos quânticos e aplicações
Teoria quântica de campos, qubits topológicos, laços de Willson, anions, grupos de tranças, nós e enlaces
Este trabalho investiga o armazenamento de informação em estados de Teorias Quânticas de Campos Topológicas (TQFTs), com ênfase no modelo de Chern-Simons de nível k e no formalismo axiomático de Atiyah. Exploramos a natureza não local e redundante da informação em sistemas físicos que realizam TQFTs, como coleções de defeitos em variedades S², característica que confere proteção robusta contra a perda de dados e corrupção local. A estrutura do trabalho parte dos fundamentos teóricos, revisando a conexão entre a teoria de Chern-Simons e os invariantes de nós e enlaces. O principal resultado é o desenvolvimento e a análise de dois protocolos distintos para codificar um qubit (topo)lógico em quatro qubits físicos e recuperá-lo em caso de perda de um deles: O primeiro consiste em trabalhar com espaços de Hilbert formados por produtos tensoriais de qubits individuais, enquanto o segundo é um protocolo determinístico que incorpora os qubits em um espaço de Hilbert maior sem uma estrutura de produto tensorial, o que é uma configuração mais natural para implementações físicas como as de ânions. Este estudo demonstra esquemas concretos para a implementação de correção de erros quânticos topológicos.