Estudo das dinâmicas quânticas não-Markovianas via técnicas computacionais

Abstract

Este trabalho tem como objetivo investigar a dinâmica de dois qubits interagindo com ambientes dissipativos, com ênfase nos efeitos da não-Markovianidade sobre o emaranhamento quântico. A partir de modelos teóricos propostos por Bellomo, Lo Franco e Compagno (2007), foram desenvolvidas simulações numéricas em Python capazes de descrever a evolução temporal de estados emaranhados sob ruído do tipo amplitude damping. Foram analisados tanto regimes markovianos, em que a perda de coerência é contínua e irreversível, quanto regimes nãomarkovianos, caracterizados pelo retorno parcial de informação do ambiente para o sistema. Os resultados obtidos mostraram comportamentos distintos para diferentes estados iniciais. No caso de um estado de Bell maximamente emaranhado, observou-se a ocorrência de oscilações e revivals de emaranhamento, enquanto para estados com amplitudes desiguais verificou-se a presença de morte súbita seguida de ressurgimentos parciais. As simulações reproduziram com boa concordância qualitativa os resultados da literatura, demonstrando a eficiência dos métodos numéricos empregados e a relevância dos efeitos de memória na preservação das correlações quânticas em sistemas abertos.

This work aims to investigate the dynamics of two qubits interacting with dissipative environments, with emphasis on the effects of non-Markovianity on quantum entanglement. Based on the theoretical models proposed by Bellomo, Lo Franco, and Compagno (2007), numerical simulations were developed in Python to describe the time evolution of entangled states under amplitude-damping noise. Both Markovian regimes, in which coherence loss is continuous and irreversible, and non-Markovian regimes, characterized by the partial backflow of information from the environment to the system, were analyzed. The results revealed distinct behaviors for different initial states. For a maximally entangled Bell state, oscillations and entanglement revivals were observed, whereas states with unequal amplitudes exhibited sudden death followed by partial revivals. The simulations reproduced, with good qualitative agreement, the results reported in the literature, demonstrating the efficiency of the numerical methods employed and the relevance of memory effects in preserving quantum correlations in open systems.