Littérature scientifique sur le sujet « Logica Quantistica »

Abstracttitle RIASSUNTO /title Il nucleo centrale di questo articolo costituito dall'analisi e dalla discussione dei dettagli di cui costituito un quadro storiografico definito: tale quadro nel suo complesso ritrae come strutturalmente simmetriche due descrizioni fisiche che si rintracciano, rispettivamente, in due teorie apparentemente scorrelate per quanto riguarda gli ambiti di ricerca, le problematiche da cui esse sono scaturite e le finalit che si proponeva il loro autore. Si tratta della descrizione dei fenomeni di emissione e assorbimento di luce (contenuta in un articolo di Dirac del 1927 cui comunemente ci si riferisce con il nome Dirac's QED) e di quella dei fenomeni di creazione e distruzione di coppie e+ - e- (contenuto nel cosiddetto modello delle holes dello stesso Dirac, del 1929). Di una tale simmetria si sono gi fatti cenni sparsi in letteratura e l'intento qui di studiarla e approfondirne i termini in modo da sostenere la seguente tesi: il rapporto tra le due teorie in esame non si configura soltanto nei termini di un parallelismo, ma soprattutto in quelli di un preciso percorso storico, che sostenibile su un piano logico. Il Dirac's holes model, cos, risulta come il frutto di una riflessione iniziata in seno alla Dirac's QED a proposito dei fondamenti matematici e degli schemi concettuali della nuova meccanica quantistica: nelle due strutture teoriche, infatti, possibile individuare alcune forme permanenti che, estratte da un contesto teorico e riproposte nell'altro, comportano un trasferimento e una generazione di conoscenza.

Scopo di questo articolo è quello di recuperare la visione unitaria della salute e del benessere riunendo in una visione sistemica corpo, mente e Anima-Spirito che dal 1800 ad oggi hanno vissuto una separazione che ha portato ad un processo specialistico in ambito medico-scientifico pesantemente riduzionistico e limitante. Tale processo di riunificazione passa per la conoscenza dell’essere umano dal punto di vista delle più recenti scoperte nel campo della Biofisica e Fisica Quantistica integrate con le più recenti e verificate metodologie ad approccio bioenergetico, basate sul Metodo Summa Aurea® unite alla Psicologia, nell’accettazione originaria del termine. Ciò consente, sia a livello teorico che pratico, la rivitalizzazione dei processi di autoguarigione sopiti o limitati in persone affette da varie patologie o se preferite da varie tipologie di squilibri energetici che incidono, a vari livelli, sull’equilibrio psicofisico della persona. In questo contesto indagheremo la possibilità che il Metodo, preso qui in esame, sia in grado di migliorare la connessione tra l’Anima e la personalità, favorendo la diminuzione delle crisi interiori, causa dei malesseri e delle patologie sia umane che sociali. Tale percorso conoscitivo del Metodo Summa Aurea® e delle sue applicazioni, è frutto di 13 anni di attività teorico e pratica, basata sulla conduzione e formazione di oltre un migliaio di persone che a vario livello hanno appreso il Metodo, sia nelle forme più basilari, a livello di crescita personale e spirituale, sia in quelle più scientifiche dedicate agli Operatori professionisti sia sanitari sia delle Discipline del Benessere. Tale macro analisi è frutto inoltre anche della sperimentazione e applicazione in ambito di ricerca e trattamento che in questi ultimi anni è stata svolta sia sugli Operatori che sui loro assistiti. Alla base di questa indagine c’è il ruolo del cuore, della sua frequenza cardiaca e del suo campo scalare, elementi basilari per una visione unitaria del funzionamento dell’essere umano che trovano la loro spiegazione formale attraverso la Teoria del campo di Consapevolezza Unificato.

All’interno della cornice clinica di un caso di psicosi schizofrenica alle prese con il lockdown, si introducono alcune destabilizzanti scoperte della meccanica quantistica e i suoi risvolti nelle neuroscienze e nella psicoanalisi. Attraverso la logica frattale, si tenta di comprendere da un lato il rapporto tra fenomeni microscopici e processi macroscopici della psiche e dall’altro come cambia l’idea della realtà attraverso le leggi controintuitive della fisica moderna. In tal modo si arriva a parlare dell’inconscio come una funzione d’onda in grado di processare in parallelo e simultaneamente, innumerevoli variabili che si sovrappongono tra loro, di cui poi solo quella ritenuta più adattiva nel rapporto con l’ambiente viene eletta sul piano cosciente. La complessità del fenomeno della coscienza è qui studiata sia nell’interdipendenza tra processi immateriali (campi energetici) e materiali (biochimica cellulare), che nella sua indeterminatezza e non linearità quando il contesto di riferimento muta drasticamente.

Starting from a critical essay on interpretations of quantum mechanics,this thesis will focus on informational approach to quantum foundations. In the second part of thesis, in order to explain the nature of quantum physics, we argue about the assumption that information can be considered the primitive "object".We retain instead that, at the deeper level, the counterintuitive nature of entanglement play a fundamental role. In the last section we argue that all quantum states exhibit a uniquely objective nature: all particles are in entangled states.

Questo lavoro di tesi si pone l’obiettivo di illustrare i principi fisici che stanno alla base del teletrasporto quantistico, una tecnica importante utilizzata nelle tecnologie del l’informatica quantistica. In particolare, verranno introdotti i principali concetti della computazione quantistica, come il qubit e le porte logiche quantistiche, intese come trasformazioni unitarie che operano su qubit, e verrà illustrato il protocollo di teletrasporto dello stato quantico di un qubit da un punto ad un altro dello spazio. In seguito verrà descritto il fenomeno quantistico del l’entanglement e si porrà l’accento su come tale fenomeno possa essere sfruttato nel protocollo di teletrasporto quantistico. Segue, infine, una descrizione delle principali tecniche utilizzate negli esperimenti di verifica dell’entanglement e di teletrasporto quantistico condotti fino ai giorni nostri, con enfasi ai possibili sviluppi futuri.

In questa tesi studio in che modi si possono distribuire i sistemi e i processi che quei sistemi eseguono. La nozione centrale per raggiungere l'obiettivo è che, quando un sistema è distribuito, una sua osservazione "da lontano" richiede uno scambio d'informazioni con le diverse parti del sistema. Questo approccio si caratterizza per il fatto che la "sincronizzazione" (o "handshaking") è il modo fondamentale di interazione. I formalismi impiegati sono presi dalla teoria delle reti di Petri. I sistemi elementari e i sistemi di condizioni ed eventi in quella teoria costituiscono le specificazioni di sistemi. Le reti causali e gli insiemi parzialmente ordinati permettono di modellare processi. In questi modelli, lo stato dell'arte offre una nozione di sottoprocesso, cui si può associare una struttura che porta l'informazione su come distribuire il processo. Formalmente, questa struttura è un reticolo ortomodulare. Nella tesi mostro che gli elementi minimali non banali di quel reticolo (sottoprocessi minimali) possono essere ordinati in modo da formare un'astrazione del processo dato. La natura di questa nozione di sottoprocesso consente di mostrare che l'astrazione rappresenta le componenti del processo, cioè le parti che possono operare indipendentemente. Il comportamento dei sistemi elementari e dei sistemi di condizioni e eventi è modellato per mezzo di sistemi di transizioni etichettate. Nella tesi si applica un'interpretazione delle regioni elementari come proprietà localmente osservabili del sistema, motivata dalla sintesi di reti elementari. Secondo questa interpretazione, le regioni elementari offrono una specificazione adeguata dell'infrastruttura su cui si può distribuire un sistema. Era già noto che l'insieme delle regioni di un sistema elementare o di condizioni ed eventi forma un insieme ortomodulare, da cui si può ricavare un sistema di transizioni etichettate canonico, che contiene tutte le regioni dell'insieme ortomodulare dato. Stabilire se il sistema canonico ha più regioni di quelle specificate è un problema aperto. Il sistema canonico è il più "grande" che si può ottenere dall'insieme ortomodulare, nel senso che ogni altro sistema conforme alla specificazione è un suo sottosistema. D'altra parte, non tutti i sottosistemi hanno la stessa struttura regionale. Definisco una condizione sufficiente per avere l'isomorfismo. Il risultato si ottiene dotando di un'opportuna struttura l'insieme degli eventi, o delle etichette, del sistema canonico, così da riflettere la concorrenza. Un insieme ortomodulare si dice stabile quando è isomorfo all'insieme delle regioni del sistema di transizioni canonico derivato. Erano già note condizioni sotto le quali il primo insieme si immerge nel secondo. Si congettura che tutti gli insiemi parzialmente ordinati ottenuti come insiemi di regioni di sistemi elementari (insiemi regionali) sono stabili. Nella tesi si dà una nuova condizione necessaria perché un insieme ortomodulare sia regionale, e si mostra che in quel caso l'immersione è forte. Non tutte le immersioni sono forti, ma tutti gli isomorfismi sono immersioni forti. Dal risultato segue che l'immersione mappa regioni minimali su regioni minimali.
This work studies systems, and the processes they execute, in the way they can be distributed. To this aim, the central notion is that when a system is distributed, a remote observation requires an exchange of information from the different locations of the system. This approach is characterised by the fact that handshaking is the basic mode of interaction. The chosen formalisms are taken in the framework Petri net theory. Elemen- tary net systems, and condition/event net systems provide specifications for the systems. Causal nets and partially ordered sets allow for modelling processes. With these last formalisations, the state of the art provides a notion of subpro- cesses that can be structured so as to carry information on how a process can be distributed. This structure is formalised as an orthomodular lattice. This work shows that the minimal non trivial elements of this lattice, the minimal subprocesses, can be ordered so as to provide an abstraction of the process. The nature of this notion of subprocess permits to show that this abstraction depicts the localities of the process, parts of the process which can run independently from each other. The behaviour of elementary, and condition/event net systems, is modelled with labelled transition systems. This work adheres to an interpretation of the set of elementary regions, as the one of locally observable properties of the sys- tem, motivated by elementary net synthesis. According to this interpretation, elementary regions represent a suitable specification of the available infrastruc- ture on which to distribute a system. The state of the art shows that the set of regions of an elementary, or condition/event system, forms an orthomodular poset, and a way to retrieve a canonical labelled transition system such that all regions of the orthomodular poset are also regions of it. The question of whether this canonical transition system has more regions than the specified ones is an open problem. The canonical transition system is the largest one can obtain from an orthomodular poset, in the sense that systems complying with the specification, can be found as subsystems of it. However, not all its subsystems display the same regional structure. This work presents a sufficient condition for this to happen. This is achieved by providing a structure to the set of events, or labels, of the canonical system, which reflects concurrency. An orthomodular poset is called stable when it is isomorphic to the set of regions of its canonical transition system. The state of the art shows that when the first poset is of a given class, it embeds in the second. It is conjectured that all posets that arise as the set of elementary regions of an elementary system, regional posets, are stable. This work provides a condition necessary for an orthomodular poset to be regional, and shows that when it holds, the embedding is strong. Not every embedding is strong, but all isomorphisms are, in particular, strong embeddings. This result implies that the embedding maps minimal regions to minimal regions.

In questo testo tratteremo alcuni punti importanti nel campo della computazione quantistica, analizzando in particolare certi aspetti di fondo della realizzazione delle porte logiche quantistiche. Dopo una breve introduzione sulla computazione ed alcune caratteristiche particolari, proprie del mondo quantico, da tenere in considerazione nella realizzazione dei QuBit, l'entità in cui viene immagazzinata l'informazione equivalente al bit classico dei computatori, inizieremo la discussione sulla realizzazione delle porte logiche quantistiche. Tratteremo di come viene descritto un QuBit, dai suoi stati rappresentati tramite operatore di densità, che nel caso di una singola unità si riduce alla cosiddetta sfera di Bloch. Discuteremo di conseguenza sia le porte logiche quantistiche che operano su singolo QuBit che di controllo, specialmente tratteremo l'importanza di poter avere una porta universale equivalente al NAND. Tutto questo per poi argomentare come sia possibile realizzare una implementazione fisica. Delle varie possibilità tratteremo le trappole ioniche, dove vengono usati gli stati interni della struttura iperfine e dei livelli vibrazionali degli ioni per rappresentare il QuBit. Questo specialmente per la capacità dello stato interno, piuttosto che quello vibrazionale, di avere lunghi periodi di coerenza. Argomenteremo su come sia possibile realizzare delle porte logiche quantistiche per questa metodologia, con maggior premura riguardo alla C-NOT (Contolled-NOT). Questo a dimostrare che un implementazione di queste porte è possibile ed effettivamente realizzata sperimentalmente. Concluderemo questa dissertazione con una breve analisi critica della metodologia studiata e una prospettiva su possibili impieghi futuri.

L'utilizzo di eterostrutture a semiconduttore nella realizzazione di dispositivi per la quantum information ha come principali vantaggi la scalabilità e la possibilità di essere integrati nei circuiti elettrici tradizionali. In particolare, è stata dimostrata teoricamente la possibilità di realizzare un set universale di porte logiche quantistiche attraverso le architetture che sfruttano flying-qubit. Nei nostri studi, ci concentriamo sulla loro implementazione attraverso interferometri elettronici basati su canali edge nel regime di Hall quantistico, e ne studiamo numericamente la realizzabilità e capacità di calcolo. Gli stati di edge sono canali conduttivi e chirali che corrono lungo il bordo di un 2DEG confinato e caratterizzati da una notevole lunghezza di coerenza, il cui percorso può essere controllato tramite gate metallici che modulano localmente il coefficiente di svuotamento del 2DEG. Oltre all'utilizzo di correnti elettroniche, è attualmente possibile iniettare in tali canali pacchetti elettronici a singola carica. In particolare, ne è stata recentemente proposta la iniezione attraverso quantum dot pumps. Contrariamente ad altri tipi di eccitazione, questi pacchetti sono caratterizzati da un'energia molto più elevata del livello di Fermi e la loro forma gaussiana garantisce un maggiore controllo sulla loro dinamica. Dopo aver illustrato i modelli numerici e le realizzazioni sperimentali dei pacchetti a singolo elettrone maggiormente utilizzati, ovvero i levitoni e le quasi-particelle di Landau, presenteremo il nostro approccio dinamico per la simulazione dei pacchetti di stati di edge. Per simularne l'evoluzione in una geometria 2D arbitraria, abbiamo sviluppato un risolutore parallelo della equazione di Schroedinger basato sul metodo Split-Step Fourier. I risultati ottenuti nel nostro schema dinamico sono confrontati con calcoli di supporto basati su geometrie efficaci 1D e sul metodo della matrice di scattering. Infine, abbiamo descritto il costo computazionale del metodo Split-Step Fourier per un sistema a due particelle in una geometria 2D, che richiede la distribuzione della funzione d'onda a 4 dimensioni sui nodi di macchine HPC nel paradigma MPI. Il metodo Split-Step è inizialmente applicato alla simulazione d'interferenza a singolo elettrone in una geometria scalabile dell'interferometro Mach-Zehnder (MZI) a doppio filling factor. Includendo la forma esatta degli stati di edge generati dallo specifico design del dispositivo, abbiamo progettato un beam splitter elettronico che garantisce una più ampia visibilità rispetto a un tradizionale quantum point contact. Successivamente, abbiamo dimostrato la validità del nostro approccio numerico tramite lo studio dell'antibunching a due elettroni in un esperimento Hong-Ou-Mandel nel regime di Hall quantistico intero. Ivi, abbiamo caratterizzato l'origine della probabilità di bunching non nulla, analizzando l'interazione tra la dispersione energetica dei pacchetti d'onda interferenti e la esatta geometria del partitore elettronico. Grazie alla computazione esatta della funzione d'onda 4D, abbiamo incluso l'interazione Coulombiana tra i nostri pacchetti d'onda fortemente localizzati, e introdotto l'effetto dello screening per osservare la transizione da un interferometro dominato dalla interazione di scambio a uno controllato dalla repulsione intraelettronica. Infine, abbiamo presentato un'implementazione a stato solido di uno sfasatore di fase condizionale basato sugli stati di edge, che si realizza concatenando in parallelo due MZI multicanale. Qui, l'esatta simulazione dello scattering di elettroni sotto l'azione del potenziale Coulombiano in 2D ci consente di analizzare l'interazione tra l'azione selettiva della repulsione elettronica, che funge da entangler, e la geometria su vasta scala del dispositivo.
Quantum information processing devices based on semiconductor heterostructures have the potential to be scalable and easier to be integrated in traditional electronic circuitry than systems based on different platforms. In particular, architectures exploiting the flying-qubit paradigm proved theoretically to allow the implementation of a universal set of quantum gates. We focus on coupled electron interferometers based on edge channels in the Integer Quantum Hall regime for the physical implementation of flying qubits and gates, and study numerically the feasibility of such devices and their quantum computing capabilities. Hall edge states are chiral conductive channels running along the border of a confined 2DEG, with a remarkably long coherence length. Their path can be controlled by means of metallic gates that locally deplete the 2DEG in order to engineer electron interferometers. In addition to the use of interfering currents, electron quantum optics is nowadays realized also by injecting single-electron excitations. Specifically, an injection protocol based on non-adiabatic quantum dot pumps has been recently proposed. In contrast to other types of excitations, these wave packets are characterized by an energy much larger than the Fermi level, and their Gaussian shape ensures a robust control of the wave packet dynamics. After reviewing the theoretical modelling and some experimental realizations of the two most common single-electron excitations, i.e. levitons and Landau quasi-particles, we present our numerical approach for the dynamical simulation of wave packets in edge states. To simulate their evolution in a realistic 2D geometry, we developed an in-house a parallel solver of the time-depedent Schroedinger equation based on the Split-Step Fourier algorithm. Our findings in the dynamic framework are compared to simplified analytical models based on effective 1D geometries and the scattering matrix method. We highlight the numerical challenges in the application of the Split-Step Fourier method for a two-particle system in a 2D geometry, which involves data distribution of the ensuing 4D wavefunction on multi-node HPC architectures with the MPI paradigm. Our time-dependent method has been initially applied to simulate self-electron interference in a scalable geometry of the electron Mach-Zehnder interferometer (MZI) at bulk filling factor two. By accounting for the exact shape of the edge states generated by the full-scale design of the interferometer, we engineer an electron beam splitter that ensures a higher visibility with respect to a traditional quantum point contact. Moreover, we prove the validity of our numerical method by studying two-electron antibunching in an Hall-driven Hong-Ou-Mandel interferometer. Here, we characterize the origin of the non-zero bunching probability - observed experimentally - by studying the interplay between the energy broadening of the two interfering wave packets and the exact geometry of the electron beam splitter. Thanks to the computation of the non separable 4D wavefunction, we include exactly Coulomb interaction between our strongly-localized wave packets, and introduce the effect of screening to observe the transition from an exchange-driven to a Coulomb-driven interferometer in the operating regime of interest. Finally, we propose a solid-state implementation of a conditional phase shifter based on edge states, engineered by concatenating in parallel two multichannel MZIs. Here, the exact simulation of Coulomb-driven electron scattering in 2D allows us to analyze the interplay between the selective action of electron repulsion, that acts as the entangler, and the full-scale geometry of the device.