Open Quantum Systems A.A. 2010/2011




Orario lezioni: Lunedi' 14-16 aula A-102, Mercoledi' 16-18 aula A-108.


Programma delle lezioni




Formulazione assiomatica della meccanica quantistica.
1 Lu 18 Aprile 16-18 Introduzione al corso. Ripasso di Meccanica Quantistica mediante la sua struttura assiomatica: 1a) postulato stati, matrici densita', ensemble; 1b) postulato osservabili, proprieta', effetti, principio di complementarieta'.
2 Me 20 Aprile 16-18 Postulato dei sistemi composti, entanglement. Postulato di evoluzione per sistemi isolati: equazione di Schroedinger. Postulato misura. Born statistical formula. Stato del sottosistema. Decomposizione di Schmidt. Purificazione.
3 Lu 9 Maggio 14-16 Definizione di apparato e sua descrizione in termini di POVM e strumento. Definizioni formali di POVM e strumento. Relazioni che intercorrono tra Born statistical formula, osservabile, apparato, POVM e strumento. Strumento in termini della sua forma di Kraus. Evoluzione di sistemi non isolati e forma di Kraus di una mappa CP.
4 Me 11 Maggio 14-16 Teorema di Ozawa: descrizione apparato di misura. Pitture (Schroedinger, Heisenberg, interazione). Formulazione assiomatica dell'evoluzione di sistemi quantistici aperti. Definizione di quantum operation. Teorema di rappresentazione di Kraus. Numero di operatori di Kraus in una quantum operation.
5 Lu 16 Maggio 14-16 Non-unicita' degli operatori di Kraus ed equivalenza unitaria. Relazione tra quantum operations ed evoluzione di sistemi aperti. Descrizione matematica di quantum operations. CNES: quantum operation se e solo se contrazione con trace norm. CP map invertibile con una CP map se e solo se unitaria. Irreversibilita' fisica delle quantum operations. Quantum operations pure e CNES per unitarie nel caso finito-dimensionale.
6 Me 18 Maggio 16-18 Mappe unitali. Mappe random unitarie. Teorema di Gregoratti-Werner. Pittura di Heisenberg per quantum operations. Esempi di quantum operations (traccia parziale e caso del qubit). Quantum operations a tempo continuo. Evoluzione di Markoff. Quantum dynamical semigroup. Master equation e derivazione dal quantum dynamical semigroup.
7 Lu 23 Maggio 14-16 Sviluppo di Dyson e formula del time splitting.Derivazione del quantum dynamical semigroup dalla master equation. Esempio di master equation per qubits. Master equation in approssimazione di Born-Markoff (approccio fenomenologico).
8 Me 25 Maggio 16-18 Master equation in forma di Lindblad dalla master equation fenomenologica. Master equation in pittura di Heisenberg. Metodo del quantum jump. Estensione di Dum et al. Master equation vista come evoluzione dovuta a misura da parte dell'ambiente.
9 Lu 30 Maggio 14-16 Interpretazione "consistent histories" della meccanica quantistica. Teorema di regressione quantistica. Zeno effect. Quantum seeing in the dark con applicazione all'effetto Zeno.
10 Ma 31 Maggio 16-18 Applicazione dell'effetto Zeno: counterfactual computation. Decoerenza (teoria di Zurek). Dimostrazione fallace della regola di Born. Problema del "which basis". Einselection. Quantum Darwinism.