INTRODUZIONE ALL'INFORMAZIONE QUANTISTICA

La teoria quantistica dell’informazione studia le conseguenze dell’uso di sistemi quantistici, tipicamente aggregati di sistemi descrivibili come sistemi a spin ½, i cosidetti qubit, nella manipolazione e trasmissione di informazione.

L’insieme dei risultati teorici e sperimentali ottenuti negli ultimi anni ha prodotto un rinnovato interesse nella Meccanica Quantistica ed una approfondita analisi dei suoi aspetti piu’ misteriosi e non-classici quali l’entanglement.

Questi sono passati dall’essere oggetto di controversie filosofico-epistemologiche a temi di rigorosa indagine fisico-matematica: sono infatti risorse indispensabili per l’attuazione di protocolli, quali, ad esempio, il teletrasporto, il dense-coding, la computazione e crittografia quantistica, impossibili nell’ambito dell’ informazione classica e delle sue applicazioni.

Scopo del corso e’ quello di fornire una panoramica dei piu’ importanti risultati ottenuti nell’ambito dell’informazone quantistica ed un’introduzione alle sue tecniche basilari.
Il corso consistera’ di 30 ore e comprendera’ la risoluzione guidata di numerosi esercizi, oltre all’esposizione dei seguenti argomenti:

1.     Tecniche di base della meccanica quantistica

1.1 Qubits e sfera di Bloch

1.2 Stati puri e stati misti

1.3 Sistemi composti

1.4 Sistemi quantistici aperti e tendenza all’equilibrio

2. Entanglement

2.1 Stati separabili e stati entangled

2.2 Disuguaglianze di Bell

2.3 Metodi di individuazione dell’ entanglement

2.4 Sistemi quantistici aperti ed entanglement

3. Applicazioni

3.1 Dense-coding

3.2 Teletrasporto

3.3 Algoritmi di Deutsch e Deutsch-Jozsa

3.4 Crittografia quantistica

Testo di riferimento

F. Benatti, M. Fannes, R. Floreanini, D. Petritis eds.: Quantum Information, Computation and Cryptography,

Lecture Notes in Physics 808, Springer 2010