FONDAMENTI DELLA MECCANICA QUANTISTICA
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Anno immatricolazione
2017/2018
Anno offerta
2018/2019
Normativa
DM270
SSD
FIS/02 (FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI)
Dipartimento
DIPARTIMENTO DI FISICA
Corso di studio
SCIENZE FISICHE
Curriculum
Fisica teorica
Anno di corso
Periodo didattico
Primo Semestre (01/10/2018 - 18/01/2019)
Crediti
6
Ore
48 ore di attività frontale
Lingua insegnamento
Italiano
Tipo esame
ORALE
Docente
D'ARIANO GIACOMO (titolare) - 6 CFU
Prerequisiti
Corso di Meccanica Quantistica, e nozioni di base di algebra lineare e metodi matematici.
Obiettivi formativi
Apprendimento della struttura matematica e concettuale della teoria quantistica dei sistemi (chiusi e aperti), dei principi della quantum information e computation, e della teoria quantistica dell’ottimizzazione de della stima.
Programma e contenuti
La teoria quantistica per sistemi generici viene presentata a partire da semplici postulati matematici, dai quali si deriva la struttura convessa e operazionale della teoria, e se ne deducono sei principi fondamentali: causalità, discriminabilità locale, discriminabilità perfetta, atomicità della composizione, purificazione, compressione perfetta. Dai soli principi, senza utilizzare gli spazi di Hilbert, si deducono i teoremi fondamentali della teoria. Tale deduzione viene affiancata alla usuale derivazione che utilizza gli spazi di Hilbert, per un approfondimento concettuale della struttura della teoria. Ciò permette al contempo di introdurre le basi dei capitoli fondamentali della moderna teoria quantistica, ovvero: la teoria quantistica dei sistemi aperti, la teoria quantistica dell’informazione e della computazione, e la teoria quantistica dell’ottimizzazione e della stima. Fra gli argomenti generali trattati si hanno: entanglement di stati ed effetti, operazioni quantistiche e strumenti quantistici, isomorfismo di Choi-Jamiolkowski, teoremi di dilatazione di strumenti e canali quantistici, equazione di Lindblad per evoluzioni Markoviane di sistemi aperti, metriche su stati, effetti, e trasformazioni, teorema del no information without disturbance, stati steering, stati fedeli, struttura causale della teoria e no-signaling, teoremi del no-cloning e del no-programming, teletrasporto, tomografia di processi e stati, teoria della quantum error correction, canali con memoria, POVM ottime e misurazioni congiunte di osservabili incompatibili.
Metodi didattici
Lezioni, esercizi a casa, e meetings per discussioni e chiarimenti
Testi di riferimento
Giacomo M. D’Ariano, G. Chiribella, P. Perinotti, Quantum Theory from Principles (Cambridge University Press 2017)

M. A. Nielsen, I. L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, 2000)
Modalità verifica apprendimento
Esame orale: una domanda a scelta del candidato con approfondimenti a richiesta dal docente. Successive domande sono poste dal docente.
Altre informazioni
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile