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Aplicações do teorema de Shemesh e dos Conceitos de subespaço invariante e canal quântico não-ergódico na teoria da informação quântica erro-zero.

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dc.creator.ID De OLIVEIRA, Marciel M. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/8260723751025226 pt_BR
dc.contributor.advisor1 ASSIS, Francisco Marcos de.
dc.contributor.advisor1ID ASSIS, F. M. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/2368523362272656 pt_BR
dc.contributor.referee1 FREIRE, Raimundo Carlos Silvério.
dc.contributor.referee2 PEREIRA, Helder Alves.
dc.contributor.referee3 LA GUARDIA, Giuliano Gadioli.
dc.contributor.referee4 BERNARDES, Nadja Kolb.
dc.description.resumo A Teoria da Informação Quântica é uma ciência que utiliza os paradigmas da Mecânica Quântica para realizar estudos sobre os limites máximos possíveis para o processamento e transmissão da informação por meio de um canal quântico. Uma das subáreas de pesquisa é a capacidade dos canais quânticos, que é entendida como o supremo das taxas para as quais a probabilidade de erro tende assintoticamente a zero à medida que o comprimento do código tende ao infinito, quando a infor mação é transmitida por meio de canais quânticos. Em determinados contextos, há interesse no estudo da capacidade dos canais quânticos de enviar informações com probabilidade de erro exatamente igual a zero. Neste caso, o canal é dito ter capacidade erro-zero positiva ou não trivial. Para que um canal quântico transmita informações com probabilidade de erro exatamente igual a zero, é necessário que o canal satisfaça determinadas condições. Dessa forma, com a proposta da definição de capacidade de erro-zero de um canal quântico na primeira década deste século, foi demonstrada uma condição necessária para a capacidade de erro-zero de um ca nal quântico, baseada na ortogonalidade de estados quânticos na saída do canal. Mais recentemente, no ano de dois mil e dezenove, foi provada outra condição para a capacidade erro-zero de canais quânticos, baseada na ortogonalidade de estados quânticos com o subespaço gerado por todas as arrumações de produtos aos pares de operadores de Kraus que representam o canal quântico. Na linha de proposição de condições de capacidade erro-zero de canais quânticos, este trabalho de tese tem como eixo central o estudo de condições matemáticas para que os canais quânticos tenham capacidade erro-zero. Nesse sentido, é apresentada uma condição de capaci dade baseada nos estados próprios comuns aos operadores de Kraus que representam o canal quântico. Também é provado que canais quânticos com subespaços invari antes comuns também são capazes de enviar informações com probabilidade de erro exatamente igual a zero. Ainda dando ênfase ao conceito de capacidade erro-zero dos canais quânticos, é apresentada uma classe de canais quânticos com capacidade de erro-zero positiva, denominados canais quânticos não ergódicos. Além disso, tam bém são apresentadas algumas conexões entre o conceito de capacidade de erro-zero de um canal quântico e o Teorema de Shemesh. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Elétrica. pt_BR
dc.title Aplicações do teorema de Shemesh e dos Conceitos de subespaço invariante e canal quântico não-ergódico na teoria da informação quântica erro-zero. pt_BR
dc.date.issued 2024-11-28
dc.description.abstract Quantum Information Theory is a science that utilizes the paradigms of Quan tum Mechanics to study the ultimate limits of processing and transmitting informa tion through a quantum channel. One of its sub-area of research is the capacity of quantum channels, which is understood as the supremum of rates at which the prob ability of error asymptotically tends to zero as the code length approaches infinity when information is transmitted through quantum channels. In certain contexts, there is interest in studying the capacity of quantum channels to transmit infor mation with an error probability exactly equal to zero. In this case, the channel is said to have positive or non-trivial zero-error capacity. For a quantum chan nel to transmit information with an error probability exactly equal to zero, certain conditions must be satisfied. With the proposal of the definition of zero-error capac ity of a quantum channel in the first decade of this century, a necessary condition for the zero-error capacity of a quantum channel was demonstrated, based on the orthogonality of quantum states at the channel output. More recently, in 2019, an other condition for the zero-error capacity of quantum channels was proven, based on the orthogonality of quantum states with the subspace spanned by all pairwise products of Kraus operators representing the quantum channel. Following the line of proposing conditions for the zero-error capacity of quantum channels, this the sis focuses on the study of mathematical conditions for quantum channels to have zero-error capacity. In this regard, a capacity condition is presented based on the common eigenstates of the Kraus operators representing the quantum channel. It is also proven that quantum channels with common invariant subspaces are capable of transmitting information with an error probability exactly equal to zero. Con tinuing the emphasis on the concept of zero-error capacity of quantum channels, a class of quantum channels with positive zero-error capacity, called non-ergodic quan tum channels, is presented. Additionally, some connections between the concept of zero-error capacity of a quantum channel and the Shemesh Theorem are discussed. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/40445
dc.date.accessioned 2025-02-18T12:42:18Z
dc.date.available 2025-02-18
dc.date.available 2025-02-18T12:42:18Z
dc.type Tese pt_BR
dc.subject Processamento da informação pt_BR
dc.subject Teoria da informação quântica pt_BR
dc.subject Canal quântico e canal quântico não-ergódico pt_BR
dc.subject Capacidade erro zero pt_BR
dc.subject Estado próprio comum pt_BR
dc.subject Subespaço comum invariante pt_BR
dc.subject Teorema de Shemesh pt_BR
dc.subject Eletrônica e telecomunicações pt_BR
dc.subject Information processing pt_BR
dc.subject Quantum information theory pt_BR
dc.subject Quantum channel and non-ergodic quantum channel pt_BR
dc.subject Zero error capacity pt_BR
dc.subject Common own state pt_BR
dc.subject Invariant common subspace pt_BR
dc.subject Shemesh's theorem pt_BR
dc.subject Electronics and telecommunications pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator OLIVEIRA, Marciel Medeiros de.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Applications of Shemesh's theorem and the concepts of invariant subspace and non-ergodic quantum channel in zero-error quantum information theory. pt_BR
dc.description.sponsorship Capes pt_BR
dc.identifier.citation OLIVEIRA, Marciel Medeiros de. Aplicações do teorema de Shemesh e dos Conceitos de subespaço invariante e canal quântico não-ergódico na teoria da informação quântica erro-zero. 2024. 101 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024. pt_BR


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