Quantum Information & its interplay with High-energy Physics

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física Teórica. Fecha de Lectura: 26-09-2025

Detalhes bibliográficos
Autor: Bernal González, Alexander
Formato: tesis doctoral
Fecha de publicación:2025
País:España
Recursos:Universidad Autónoma de Madrid
Repositorio:Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:repositorio.uam.es:10486/746020
Acesso em linha:https://hdl.handle.net/10486/746020
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:22 Física::2212 Física Teórica
Vectores bosónicos
Tomografía Cuántica
Entrelazamiento
Bell-nolocalidad
Correlaciones Cuánticas
Dimensión
Clasicalidad
Física
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spelling Quantum Information & its interplay with High-energy PhysicsBernal González, Alexander22 Física::2212 Física TeóricaVectores bosónicosTomografía CuánticaEntrelazamientoBell-nolocalidadCorrelaciones CuánticasDimensiónClasicalidadFísicaTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física Teórica. Fecha de Lectura: 26-09-2025El campo de la teoría cuántica de la información ha ganado una gran relevancia durante las últimas décadas. No solo posee un interés intrínseco al ser la teoría fundamental que describe la naturaleza microscópica, sino que también se le deben sumar las innumerables aplicaciones al campo de la tecnología y de la comunicación cuántica, y las enormes contribuciones realizadas a otras ramas de la física (como pueden ser la óptica, la física atómica o la física del estado sólido). En esta tesis hemos buscado continuar con este legado viendo sus implicaciones en la física de altas energías y aportando resultados complementarios dentro del campo de la información cuántica en sí mismo. Primeramente, hemos explorado la relación existente entre la teoría cuántica de la información y sistemas de partículas de alta energía producidos en colisionadores. En particular, hemos certificado la existencia de entrelazamiento y no localidad en sistemas de vectores bosónicos provenientes de desintegracionese de partículas con spin 0. Dentro de este escenario nos hemos focalizado en el caso de $H\to ZZ$, pero hemos completado el panorama con trabajos considerando las interacciones más generales invariantes Lorentz y que preservan CPT. En todos estos escenarios, y debido a las simetrías existentes en los sistemas, hemos confirmado la presencia tanto de entrelazamiento como de no-localidad tipo Bell. Siguiendo la línea de investigación mixta entre física de altas energías e información cuántica, en esta tesis presentamos un trabajo desarrollando la tomografía cuántica de estados de helicidad iniciales de un proceso genérico a partir de las distribuciones angulares de los estados finales. En segundo lugar, presentamos varios trabajos abordando temas en el contexto de la información cuántica. Entre ellos, hemos desarrollado un marco teórico simple y práctico para el estudio del entrelazamiento genuino multipartito y su relación con la entropía lineal, así como un criterio semianalítico que nos proporciona la violación maxima de la no-localidad CHSH en sistemas $2\times d$ dimensionales. Por último, hemos aplicado este formalismo al estudio de un sistema híbrido entre un átomo y una cavidad electromagnética, analizando la evolución temporal de la nolocalidad debida al Hamiltoniano de Jaynes-Cummings. Finalmente, complementamos los resultados dela tesis revisitando conceptos fundamentales en la teoría de la información cuántica, como son la dimensión de un estado/conjunto de estados y la clasicalidad. En los dos últimos trabajos presentamos definiciones alternativas de estas nociones, construidas de forma operacional. Posteriormente, analizamos formas de caracterizarlas, tanto a partir de testigos como de programación semidefinida, proporcionando resultados óptimos para conjuntos de estados sujetos a ruido isotrópico. Por último, relacionamos estos nuevos conceptos con otros ya asentados en el campo, como son la información accesible, la medibilidad conjunta o la direccionalidad cuánticaCasas González, J. AlbertoMoreno Moreno, JesúsDepartamento de Física TeóricaFacultad de Ciencias20252025-09-26doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06AOhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/10486/746020reponame:Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAMinstname:Universidad Autónoma de MadridInglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:repositorio.uam.es:10486/7460202026-06-23T12:46:27Z
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