Estudos de fidelidade quântica de estados não-clássicos

Abstract

A “proximidade” entre dois estados quânticos tornou-se especialmente importante durante as duas últimas décadas para todas as aplicações da mecânica quântica. Hoje a grandeza mais utilizada para estabelecer essa “proximidade” é dada pelo valor absoluto do produto escalar entre dois estados quânticos chamada fidelidade. Neste trabalho questiona-se o uso apenas da fidelidade para garantir que dois estados sejam considerados “próximos” propondo que além da fidelidade outra grandeza também seja levada em consideração, no caso a energia. Estabeleceu-se e estudou-se os limites superiores do desvio relativo de energia entre dois estados quânticos com uma fidelidade fixa entre eles ou os limites superiores da fidelidade com um desvio relativo de energia fixo, para estados coerentes, comprimidos e superposições de dois estados coerentes (estados de “gato”). Os resultados mostraram que, por exemplo, para garantir um desvio relativo de energia inferior a 10% entre dois estados coerentes arbitrários (desconhecidos), a fidelidade deve exceder o nível 0,995. Para outros tipos de estados, as restrições podem ser muito mais intensas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The “closeness” between two quantum states became especially important during the last two decades for all applications of quantum mechanics. Today quantity more used to establish this 'closeness' is given by the absolute value of the inner product between two quantum states called fidelity. This work wants to question whether the use of fidelity alone is sufficient to conclude that the two states are truly “close”, or some additional quantities should be taken into account as well. We propose to use the relative energy difference as one of reasonable additional parameters. In this connection, we study the upper bounds of the relative energy difference between two quantum states with a fixed fidelity between them or the upper bounds of fidelity with a fixed relative energy difference. This is done for coherent states, squeezed states and superpositions of two coherent states ('cat' states). The results showed that, for example, to guarantee a relative energy difference of less than 10% for quite arbitrary (unknown) coherent stattes, the fidelity must exceed the level 0.995. For other kinds of states, the restrictions can be much stronger.