Detecção de não-classicalidade na Teoria Quântica: Perspectivas de Redes Quânticas e Estados Estabilizadores
Não-classicalidade, Redes quânticas, Não-localidade de Bell, Correlações quânticas, Estados mágicos,
Politopo estabilizador, Computação universal
A não-classicalidade é uma característica fundamental da mecânica quântica, manifestando-se de diversas formas, tais como correlações não-locais em redes quânticas e a vantagem computacional fornecida pelos estados mágicos. Em redes quânticas, a não-classicalidade permite a realização de tarefas além das capacidades clássicas, desempenhando um papel crucial na comunicação e criptografia seguras. Simultaneamente, no domínio da computação quântica, a não-classicalidade emerge através de estados mágicos, que fornecem os recursos essenciais para a computação quântica universal que não pode ser alcançada apenas por operações de estabilizador. Esta tese apresenta resultados sobre a caracterização e detecção de não-classicalidade dentro destes diferentes cenários. O trabalho está organizado ao longo de duas linhas de pesquisa principais. Primeiro, exploramos o uso de intervenções—uma ferramenta de inferência causal—para detectar correlações quânticas em redes quânticas. Construímos um polítopo intervencional-observacional para o cenário instrumental e demonstramos uma certificação de não-classicalidade mais forte. Subsequentemente, generalizamos o conceito de intervenções em variáveis observáveis para variáveis latentes, especificamente no caso quântico onde se tem acesso parcial aos estados quânticos. Aplicamos esta generalização para demonstrar a não-classicalidade no desafiador cenário do triângulo. Em segundo lugar, abordando a teoria de recursos de magia, introduzimos uma estrutura semi-independente de dispositivo para detectar magia tanto em cenários Bell quanto em cenários de preparação e medição. Derivamos desigualdades que atuam como testemunhas de não-estabilização (ou magia), de tal forma que uma violação destas desigualdades certifica a presença de magia nos estados subjacentes sem depender da caracterização completa dos dispositivos. Através destas contribuições, visamos estabelecer uma nova direção de pesquisa onde ferramentas de inferência causal, não-localidade de Bell e redes quânticas são sinergizadas para permitir a detecção independente de dispositivo de vários recursos quânticos, incluindo estados mágicos.