El entrelazamiento cuántico: una nueva fuente de creación artística

Since 1935, with the discovery of the phenomenon of quantum entanglement, unresolved questions and postulates have been generated, which have dismantled the basis of classical physics. Based on the reciprocal behavior of certain particles regardless of their distance, the existence of a state with a single-wave competence is assumed for the entire system, forcing us to accept new concepts such as non-locality and non-separability. Nowadays, creators are increasingly approaching the analysis of entanglement from different media, as a new source of inspiration and artistic research. In fact, the artistic platform is considered as a resource to spread this phenomenon, along with its theories and mysteries, familiarizing the viewer in one of the most defining manifestations for the progress of humanity.Desde el descubrimiento en 1935 del fenómeno del entrelazamiento cuántico, se han generado interrogantes y postulados que están sin resolver, pero que han desmantelado las bases de la física clásica. Tomando como base el comportamiento recíproco de determinadas partículas, independientemente de su distancia, se asume la existencia de un estado con una competencia de onda única para todo el sistema, lo que obliga a aceptar nuevos conceptos como la no localidad y la no separabilidad. En la actualidad son cada vez más los creadores que desde diferentes soportes y medios se han acercado al análisis del entrelazamiento como una nueva fuente de inspiración e investigación artística. De hecho, se plantea la plataforma artística como un recurso para divulgar este fenómeno, junto con sus teorías y misterios, familiarizando al espectador con una de las manifestaciones más definitorias para el progreso de la humanidad

Entrelazamiento cuántico en sistemas de muchos cuerpos

En esta tesis estudiaremos diversos aspectos del entrelazamiento entre diferentes particiones de sistemas de muchos cuerpos, tanto para el estado fundamental como para estados térmicos. Consideraremos en general aquellos sistemas definidos por Hamiltonianos cuadráticos en operadores locales y en particular el caso de redes de espines. Con este fin se desarrollará en primer lugar una generalización de la aproximación denominada CSPA de la función de partición de sistemas cuánticos compuestos, así como del formalismo RPA, al que se reduce el primero en situaciones donde el sistema admite soluciones de campo medio estables. A partir de la función de partición aproximada se estimará la concurrencia de pares para redes de espines 1/2 invariantes ante translaciones. Se mostrará también que en redes de espín 1/2 invariantes traslacionales la función de partición en la aproximación RPA puede evaluarse en forma analítica. En segundo lugar se presentará un mapeo bosónico consistente con RPA, que nos permitirá mapear el estado fundamental de un sistema general a un estado en el sistema de bosones que en primera aproximación pertenece a la clase de los estados Gaussianos. Esto nos permitirá estimar el entrelazamiento entre cualquier par de partes del sistema original en términos del entrelazamiento en estados Gaussianos, que puede ser evaluado exactamente. Luego se mostrarán resultados concretos en redes generales de espín s invariantes ante transformaciones de “paridad de espín z”. Veremos además como este tratamiento nos permite determinar las condiciones exactas para la existencia de un campo factorizante del sistema, esto es, configuraciones particulares del campo magnético externo para las que el sistema admite un (o en general varios) estado(s) fundamental(es) completamente separables. En los ejemplos estudiados, mostraremos cómo en el caso en que estos estados presenten ruptura espontánea de simetría el sistema desarrolla correlaciones cuánticas de largo alcance en la vecindad de ese punto, independientemente del alcance de las interacciones entre las partes. Finalmente se analizará en detalle el comportamiento exacto del sistema en esas condiciones.In this work we will study several aspects of the entanglement of different partitions of a many body system, both for the ground state as well as for the thermal equilibrium states. We will consider in general those defined by Hamiltonians which are quadratic in local observables and in particular, the case of spin arrays. With this aim, we will first develop a generalization of the CSPA method for evaluating the partition function of a general composite quantum system, as well as of the RPA formalism, to which reduces the former in situations where the system admits stable mean field solutions. From these approximations to the partition function, the pairwise entanglement in spin 1/2 translational-invariant arrays will be estimated. We will also show that in this kind of systems the RPA partition function can be evaluated in a fully analytical way. Secondly, we will show a bosonic map consistent with RPA, which allows us to map the ground state of a general composite quantum system to a boson state which, in first approximation, belongs to the class of Gaussian states. This allows us to estimate the entanglement between any pair of parts of the original system in terms of the entanglement of Gaussian-states, which can be evaluated exactly. Later we will show explicit results for general, “Z Spin-Parity” invariant spin s arrays. We will also see that this treatment allows us to determine the exact conditions for the existence of a factorizing field in the system, i.e., particular configurations of the external magnetic field for which the system admits a (in general, several) fully separable ground state(s). In the analyzed examples, we show how the system develops, when these states present a spontaneous breaking of a Hamiltonian symmetry, long range quantum correlations in its immediate vicinity, independently of the interaction range. Finally, we will discuss in detail the exact behavior of the system in these conditions.Facultad de Ciencias Exacta

Entrelazamiento cuántico en sistemas de electrones altamente correlacionados.

El entrelazamiento es uno de los fenómenos mas intrigantes de la mecánica cuántica y un recurso fundamental para protocolos en información cuántica. Además, es una herramienta poderosa que, mediante el análisis de sistemas de muchos cuerpos interactuantes, nos permite detectar sus transiciones de fases cuánticas, fases topológicas y entender algunas de las muchas propiedades físicas sobresalientes que presentan. Nuestro objeto de estudio en esta tesis es caracterizar el entrelazamiento cuántico debido a las interacciones en sistemas de muchos cuerpos. En particular, nos centramos en el estado fundamental de sistemas que presentan efecto Kondo. El efecto Kondo es un concepto clave en materia condensada, permite entender el comportamiento de sistemas metálicos con fuertes correlaciones. Dicho efecto consiste en el apantallamiento del momento magnético de impurezas magnéticas en un metal, debido a la interacción con el baño de conducción. Utilizamos modelos simples para describir la física de estos sistemas como el SIAM (Modelo de Anderson para una sola impureza) y el de Kondo. Medimos el entrelazamiento cuántico vía la entropía de von Neumann para un sistema bipartito de proyecciones de espín opuestas de los electrones. Primero se determinaron expresiones analíticas aproximadas para la entropía en función de las interacciones para cada modelo. Para SIAM se considero la aproximación a orden cero con simetría electrón-hueco, luego trabajamos con funciones de onda variacionales con una degeneración en el momento angular igual a 2 (Varma-Yafet) y con degeneración N considerando la aproximación perturbativa en la expansión 1=N. Para el modelo de Kondo se aplico la teoría de perturbaciones para J grande. Mediante el método del Grupo de Re normalización de Matriz Densidad (DMRG) se determino la entropía de entrelazamiento en la partición de espín del estado fundamental. Se encontró numéricamente la presencia de asimetría par -impar en el numero de electrones, en el caso par se observa como estado fundamental un singlete fuertemente correlacionado, mientras que en el caso impar no se observa la formación del singlete a menos que L → ∞. Además, se encontró que la entropía de entrelazamiento para cada modelo estudiado supera el máximo valor registrado S↑ = 1 a base de los resultados analíticos aproximados a orden O(1/N) y con una corrección a orden O(1=N) en el SIAM. Por ultimo, usando herramientas tanto numéricas y analíticas, encontramos que el entrelazamiento cuántico entre proyecciones de espín de los electrones es una función universal monótona de la renormalización de la masa de las cuasipartículas Z. Esto podría utilizarse para obtener experimentalmente el entrelazamiento de espín y provee una nueva interpretación para Z

Análisis de la tecnología cuántica aplicada a la transmisión de datos

En la actualidad, la gran tasa de bits transmitidos y su tendencia al crecimiento así como la susceptibilidad de los canales de comunicación ante el robo de información durante la transmisión, motivan  la búsqueda  de alternativas a la transmisión actual de datos. La mecánica cuántica  y el estudio de las propiedades de las partículas elementales nos ofrecen una perspectiva diferente que da origen a una tecnología nueva, la tecnología cuántica aplicada en este caso a la transmisión de datos.El presente artículo se enfoca en un análisis de las limitaciones de la transmisión electrónica y de los alcances de la transmisión cuántica para valorar sus pros y contras ante la reciente convivencia entre ambos sistemas de transmisión; Así también se evalúa la compatibilidad entre ambos, la capacidad del canal donde transmitir y su fiabilidad.Las conclusiones nos dicen que la tecnología cuántica puede mejorar sustantivamente la capacidad de transmisión de los canales de comunicación, en un medio cuántico libre de interferencias hasta ahora conocidas y compatibles con los sistemas de transmisión electrónica “clásicos”.Palabras clave: tecnología cuántica, transmisión de datos, entrelazamiento cuántico, mecánica cuántica

Química teórica: investigadores del IMIT llegan a la frontera del conocimiento

Con asombro y expectativa sobre los resultados concretos del trabajo realizado dentro del área de la Química teórica o Física Molecular, un selecto grupo de científicos de todo el mundo recibió la presentación de una teoría/metodología que viene siendo desarrollada desde hace más de 8 años por investigadores del Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica (IMIT) (UNNE-CONICET).

Entrelazamiento cuántico de partículas en vecindades de agujeros negros

El propósito de esta tesis es obtener el ángulo de precesión de espín de un par de partículas EPR de espín- 1 2 , moviéndose en órbitas circulares en un espacio-tiempo con simetría axial. Para lograr este objetivo, se introducen observadores suspendidos para asegurar que sus marcos de referencia estén fijos y realizar así mediciones confiables. Con respecto a estos observadores suspendidos se incorpora explícitamente el arrastre del sistema de coordenadas en presencia de los agujeros negros. Se encuentra que el estado singlete de espín se mezcla con el estado triplete de espín por los efectos de la aceleración y gravedad sobre las partículas, lo cual deteriora la perfecta anticorrelación del par de espines entrelazados medidos por los observadores suspendidos. Finalmente, se propone un algoritmo para calcular la precesión de espín de las partículas en un espacio-tiempo general con simetría axial. Este algoritmo se utiliza para estudiar una lista completa de agujeros negros Tipo D de Plebański-Demiański con expansión y torsión, así como sus subcasos particulares con menor número de parámetros

Estudio comparativo y evaluación de utilidad de protocolos de transmisión de datos usando criptografía cuántica

En este trabajo se realiza una descripción de los tipos de criptografía (simétrica y asimétrica), presentando su funcionalidad, sus aplicaciones, los posibles ataques o espionaje dentro de la red, esquemas o algoritmos más comunes como el cuaderno de un solo uso u OTP y el esquema RSA , y los problemas de seguridad relevantes que enfrentan, como el de distribuir la clave privada de manera segura entre los usuarios autorizados, esto con la finalidad de evaluar las bases de la seguridad informática de comunicaciones que tenemos diariamente. También, se valida el algoritmo de Shor teóricamente y por medio de herramientas digitales que permiten hacer simulaciones y ejecuciones en tiempo real sobre procesadores cuánticos. Se describen los fundamentos de la criptografía cuántica y de la distribución cuántica de la clave o QKD , que nace como propuesta a un esquema de transmisión de información privada, de modo que su seguridad sea inviolable al estar soportada en leyes físicas fundamentales en vez de alta complejidad computacional o falta de recursos para quebrantarla, se explican sus protocolos más importantes, el BB84 y el E91, que han llevado a las dos más grandes vías de implementación de QKD hoy en día, basadas en preparar y medir, y en entrelazamiento cuántico. Finalmente, se validan los principios físicos y los circuitos que soportan estos protocolos, y se realiza un análisis comparativo de la eficiencia en la distribución y almacenamiento de las claves generadas por los dos métodos, y redes que actualmente los usan y estudian.In this work a description of the types of cryptography (symmetrical and asymmetric) is made, presenting its functionality, its applications, possible attacks or eavesdropping in the network, schemes or algorithms more common as the One Time Pad (OTP) and the RSA scheme, and the relevant security issues they face, such as distributing the private key securely among authorized users, this in order to evaluate the bases of the computer security of communications that we have daily. Also, the algorithm of Shor is validated theoretically and by using digital tools that allow simulations and real time executions on quantum processors. It also includes the fundamentals of quantum cryptography and the quantum key distribution (QKD), which was born as a proposal to a private information transmission scheme, so that its security is inviolable by being supported in fundamental physical laws rather than high Computational complexity or lack of resources to break it, includes an explanation of two of its most important protocols, the BB84 and the E91, which have led to the two largest routes of implementation of QKD today, based on preparation and measurement, and in quantum entanglement. Finally, the physical principles and circuits that support these protocols are validated, and a comparative analysis of the efficiency in the distribution and storage of the keys generated by the two methods, and the networks that currently use and study them, is performed.Ingeniero (a) ElectrónicoPregrad

Revisión sistemática del estado del arte de la criptográfica cuántica, sus usos y aplicaciones

Anexo 1. formato rae, Anexo 2. documento tipo paperEl uso de métodos de encriptación a la hora de compartir información sensible es indispensable en la actualidad, estos métodos usados han sido basados en esquemas de cifrado por tecnología de computación matemática los cuales en alguna medida han presentado ciertas vulnerabilidades a ser descifrados, es por esto que surge la idea de la criptografía cuántica, la cual funciona aplicando las leyes de la mecánica cuántica y puede ser usada sin restricciones para comunicaciones de datos confiables que en teoría superan los inconvenientes que ha presentado la criptografía tradicional En la presente monografía se realiza un levantamiento y revisión de la literatura científica relevante que ha estudiado la criptografía cuántica en los últimos 5 años, consolidando su descripción detallada, leyes que la fundamentan, usos, propiedades, nivel de seguridad e integridad de la información que proporciona, vulnerabilidades, como ha sido concebida en forma hipotética y como se pone en práctica, además de su visión a futuro como el campo criptográfico más prometedor y los desafíos que supone pasar a este método de encriptación no tradicional.The use of encryption methods when sharing sensitive information is indispensable today, these methods used have been based on encryption schemes by mathematical computing technology, which to some extent have presented certain vulnerabilities to be decrypted, which is why the idea of quantum cryptography arises, which works by applying the laws of quantum mechanics and can be used without restrictions for reliable data communications, which in theory overcomes the drawbacks that traditional cryptography has presented. In this monograph a survey and review of the relevant scientific literature that has studied quantum cryptography in the last 5 years is carried out, consolidating its detailed description, laws that underlie it, uses, properties, level of security and integrity of the information it provides, vulnerabilities, how it has been conceived hypothetically and how it is put into practice, as well as its future vision as the most promising cryptographic field and the challenges of switching to this non-traditional encryption method

Haruki Murakami y la subjetividad contemporánea

El tremendo éxito comercial de Haruki Murakami se vincula a una nueva concepción del sujeto acorde con el estado epistémico que agudizó la posmodernidad. En un entorno social concebido para cancelar los intentos de diferenciación personal, el protagonista de Murakami pugna por alcanzar una identidad individualizada. Además de esta lucha en pro de la heterogeneidad, la individualidad de los sujetos murakamianos se presta a interconexiones transpersonales, gracias a una concepción del individuo analizable a la no-localidad y el entrelazamiento cuántico, explicados por la física actual. Estas interconexiones permiten aliviar parcialmente las angustias y temores de los individuos contemporáneos, cuya soledad sólo parece remediarse mediante inaprehensibles conexiones con el Otro