Colóquios do IFSC - Motivações para Estudar a Teoria de Supercordas

Embora o sonho de unificar todas as forças seja a motivação mais conhecida para estudar a teoria de supercordas, existem outras motivações importantes. A teoria de supercordas consegue descrever gravitação quântica sem o problema das diverências que aparecem na quantização convencional da relatividade geral. E estudando supercordas, foram descobertas propriedades como supersimetria e dualidade que têm aplicações importantes em várias outras áreas de física e matemática. No fim da palestra, falarei um pouco sobre o novo ICTP South American Institute for Fundamental Research, uma colaboração entre o ICTP em Trieste e o IFT-UNESP em São Paulo.

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IFUSP COLÓQUIO - Mecânica Quântica e Ciência de Informação

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COLÓQUIO - IFUSP: “THE FRONTIERS OF FUNDAMENTAL PHYSICS”

At the frontiers of physics we search for the principles that might unify all the forces of nature and we strive to undesrtand the origin and history of the universe. In this lecture I shall describe some of the questions that we ask and some of the proposed answers. I shall also discuss what it might mean to have a final theory of fundamental physics and whether we are capable of discovering it.

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COLÓQUIO - IFUSP: Termodinâmica quântica e irreversibilidade

O principal objetivo da termodinâmica quântica é estender as leis tradicionais da termodinâmica para o mundo microscópico, onde as flutuações quânticas desempenham um papel essencial. Neste seminário buscarei explicar as principais motivações que norteiam esta empreitada e sua conexão com outras áreas de pesquisa, como a informação quântica e a física de átomos ultrafrios em redes óticas. Discutiremos também o papel da termodinâmica quântica em aplicações futuras, como na computação quântica ou na operação de nanodispositivos. Em seguida apresentarei as contribuições recentes do nosso grupo de pesquisa relativas à definição de irreversibilidade no contexto quântico. Quantificar a irreversibilidade de um processo constitui um dos problemas fundamentais na operação de qualquer dispositivo. Apesar disso, não existe atualmente um formalismo unificado para tal contexto quântico. Mostraremos que através da ideia de medidas entrópicas no espaço de fase é possível fornecer uma medida de irreversibilidade que corrige uma série de limitações das formulações atuais.

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COLÓQUIO - IFUSP: A contribuição de Stephen Hawking para a compreensão das Leis que regem o Cosmo

A Teoria da Gravitação sempre foi uma grande estrela na compreensão da física teórica e teve papel primordial na formulação da Mecânica. No século XX tivemos o advento da Relatividade e da Mecânica Quântica, que se fundiram na Teoria Quântica de Campos. Esta, por sua vez levou ao Modelo Padrão das Partículas Elementares e se tornou possível a descrição da Cosmologia desde os primórdios. Onze anos depois do "Annus Mirabilis" de Einstein (1905), veio a Relatividade Geral que descreve o Cosmos. A fusão da Relatividade Geral com a Mecânica Quântica deveria levar à Teoria de Todas as Coisas. A Teoria Quântica da Gravitação e a Teoria da Gravitação em limites extremos foram os instrumentos de trabalho de Hawking. Tentaremos dar uma descrição ilustrativa de suas contribuições.

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COLÓQUIO- IFUSP: Superfluidos atômicos e as evidências de turbulência quântica

Utilizando um condensado de Bose-Einstein de átomos de Rubídio, realizamos diversos experimentos que demonstram a formação de vórtices quânticos e sua evolução para uma configuração que caracteriza um regime turbulento. Apresentaremos os princípios de condensação e turbulência quântica, bem como as novas possibilidades que estes estudos possibilitam

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COLÓQUIO - IFUSP: Spins como bits quânticos : progressos e desafios rumo ao computador quântico

Apresentaremos os principais requisitos para fabricação de um computador quântico operacional. Embora o computador quântico seja ainda uma máquina hipotética, propostas de computadores quânticos baseadas em semicondutores, em particular em silício, vêm atraindo atenção devido às suas perspectivas de escalabilidade e utilização dos recursos já instalados associados à tecnologia do Si. Spins eletrônicos e nucleares em Si são candidatos ideais para bits quânticos (qubits) nestas propostas, devido aos tempos de coerência relativamente longos dos spins em matrizes de Si. Nossos estudos ilustram as potencialidades bem como os enormes desafios envolvidos na implementação de qubits em Si.

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COLÓQUIO - IFUSP:"Cosmologia com os grandes levantamentos de galáxias".

A cosmologia moderna acumulou, nos últimos anos, uma série impressionante de descobertas. A principal delas indica que a matéria visível do universo representa menos de 4% de toda a densidade de energia que existe. Os outros 96% são compostos de matéria escura (~20%) e energia escura (~72%). A natureza dessas duas formas de matéria/energia é um dos principais mistérios da Física dos dias de hoje. Neste colóquio vou mostrar como as novas tecnologias permitiram imensos avanços nos grandes levantamentos de galáxias, e o tremendo impacto que eles já começaram a ter na Cosmologia. Em particular, vou apresentar dois grandes projetos dos quais a USP faz parte: o J-PAS e o PFS.

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COLÓQUIO - IFUSP: Gerando e aprendendo com o emaranhamento.

Se a mecânica quântica impõe limites à informação disponível em sistemas físicos, sendo dentre eles a incerteza de Heisenberg o exemplo mais conhecido, ela permite por outro lado a partilha de informação cruzando os limites estabelecidos por comunicações clássicas entre sistemas distintos. Esta situação de partilha de informação não-local é uma das consequências mais interessantes da mecânica quântica. Conhecida por emaranhamento, ela permite que estados sejam gerados com fortes correlações sem equivalente clássico. Como consequência podemos fazer a manipulação de informação em nível quântico, estabelecendo canais para criptografia quântica, permitindo o processamento distribuído de informação (computação quântica) e a transferência de estado quânticos entre sistemas distintos, sem transportar diretamente o estado. Vamos discutir como gerar emaranhamento entre campos eletromagnéticos, e como aplicar este emaranhamento em jogos quânticos em laboratório ? além de novos aspectos da mecânica quântica que aprendemos com estes estados.

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COLÓQUIO- IFUSP: INFORMAÇÃO COMPARTIDA EM CADEIAS QUÂNTICAS E CLÁSSICAS

Nos últimos anos com a possibilidade (embora remota) de se ter um computador quântico houve uma convergência de pesquisas tanto de Teoria de Informação como em Física da Matéria Condensada. A informação compartida em sistemas de muitos corpos onde a escala espacial é perdida (sistemas críticos) exibe comportamento anômalo, conhecido como violação da lei das áreas. A medida de informação neste caso é a entropia de emaranhamento de von Neumann. Mais ainda tal entropia mostra propriedades universais que classificam grande parte dos sistemas críticos. Neste colóquio mostraremos como introduzir medidas de informação compartida em estados assintóticos (de equilíbrio ou não) de sistemas críticos estocásticos. Mostramos que a violação da lei das áreas também ocorre em tais medidas. Aplicaremos tais medidas em alguns modelos estocásticos críticos de não equilíbrio.

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Colóquio Ifusp:Contextualidade Quântica como Recurso

Além do importante papel da contextualidade para os fundamentos da teoria quântica, essa propriedade intrinsecamente quântica foi identificada como um recurso potencial em diferentes aplicações. Por esse motivo, é fundamental estudar a contextualidade do ponto de vista de teorias de recursos, que fornecem uma estrutura poderosa para o tratamento formal de uma propriedade física como um recurso operacional. Neste seminário veremos desenvolvimentos recentes em direção a uma teoria de recursos unificada para contextualidade quântica e conexões com aplicações desta propriedade em informação quântica.

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