Física Quântica. Fundamentos, Formalismo e Aplicações

Sinopse

Física Quântica: fundamentos, formalismo e aplicações é um texto escrito para estudantes de física e engenharias. Dividido em três blocos, o Bloco I introduz os conceitos fundamentais, seguindo, mais ou menos, a cronologia dos fatos que levaram à formulação da teoria quântica. Para estudantes de pós-graduação, este bloco pode ser usado como uma revisão. Para um primeiro curso, destacam-se a discussão sobre estados emaranhados, o Paradoxo de EPR e os debates entre Einstein e Bohr nas Conferências Solvay. No Bloco II são introduzidos o formalismo de espaço de estados e as importantes técnicas de segunda quantização e matriz densidade. Estados emaranhados de spins e o Teorema de Bell são discutidos, e o modelo de James-Cummings, bem como a noção de estados coerentes da luz. O Bloco III introduz várias aplicações de sistemas quânticos e, seguramente, é o bloco que mais diferencia este texto daqueles tradicionais da área. Iniciando com uma discussão sobre nanociência e nanotecnologia, técnicas de nanofabricação e caracterização de objetos em nanoescala são apresentadas. Logo a seguir, o capítulo trata do processamento da informação quântica e o uso de sensores quânticos, com destaque para as aplicações da técnica de Ressonância Magnética Nuclear nesta área. Por fim, estuda-se as junções josephson como q-bits supercondutores, com ênfase nas tecnologias utilizadas pela IBM e pela D-Wave em seus respectivos chips quânticos. O bloco é concluído com uma discussão sobre computação quântica adiabática. Cada bloco é seguido de vários problemas propostos, todos com solução detalhada no Âpendice.