Teses

Medidas de direcionamento quântico

2026-06-22T19:19:51Z

Medidas de direcionamento quântico Resumo: Direcionamento quântico é uma forma de correlação quântica entre dois ou mais subsistemas emaranhados. Em um cenário bipartido, ele corresponde a protocolos experimentais envolvendo dois experimentalistas, Alice e Bob. Ao realizar medições locais em seu subsistema, Alice pode influenciar (direcionar) o estado do subsistema de Bob, de uma forma que seria impossível se os subsistemas estivessem correlacionados apenas classicamente. Esses protocolos pressupõem que não haja comunicação entre as partes durante as medições. Essa propriedade, denominada não-sinalização, estabelece operacionalmente que o estado médio de Bob seja independente da medição de Alice. Embora a separação espacial seja fundamental, a verificação operacional do princípio de não-sinalização também exige uma amostragem estatística suficientemente grande e aparatos de medição com alta confiabilidade. Em experimentos reais, no entanto, a condição de não-sinalização raramente é satisfeita de forma estrita devido a limitações como a estatística finita e imprecisões experimentais nos dispositivos. Nesses casos, a violação observada do princípio não decorre de uma troca efetiva de informação entre as partes, mas sim de flutuações estatísticas e ruídos instrumentais evidenciados nos dados coletados. Obtidos os dados experimentais, a comunicação é permitida para o pós-processamento dos resultados e a verificação do direcionamento quântico entre as partes. Nos últimos anos, vários critérios foram elaborados para detectar essa correlação, mas ainda há poucas propostas para a quantificação do seu grau em um determinado sistema. Neste trabalho, investigamos possíveis maneiras de quantificar o direcionamento quântico, baseando nossa análise em diferentes critérios apresentados na literatura. Para certificar o direcionamento quântico mesmo em um cenário onde o princípio de não-sinalização é violado, propomos um método que primeiro quantifica o grau de sinalização presente para, em seguida, incorporar essa quantidade em testemunhas de direcionamento lineares conhecidas. Dessa forma, a sinalização é levada em conta ao se buscar desigualdades ótimas de direcionamento via programação semidefinida. Demonstramos o uso do nosso método utilizando um circuito quântico de quatro qubits em uma unidade de processamento quântico da IBM, que apresenta sinalização residual mesmo no limite de grande amostragem. Os resultados permitem certificar o direcionamento quântico a partir de dados experimentais não ideais com sinalização; Abstract: Quantum steering is a form of quantum correlation between two or more entangled subsystems. In a bipartite scenario, it corresponds to experimental protocols involving two parties, Alice and Bob. By performing local measurements on her subsystem, Alice can influence (steer) the state of Bob’s subsystem in a way that would be impossible if the subsystems were only classically correlated. These protocols assume that there is no communication between the parties during the measurements. This property, termed non-signaling, operationally establishes that Bob’s average state is independent of Alice’s measurement. While spatial separation is fundamental, the operational verification of the non-signaling principle also requires sufficiently large statistical sampling and highly reliable measurement apparatuses. In real experiments, however, the non-signaling condition is rarely strictly satisfied due to limitations such as finite statistics and experimental inaccuracies in the devices. In such cases, the observed violation of the principle does not stem from an actual information exchange between the parties, but rather from statistical fluctuations and instrumental noise evidenced in the collected data. Once experimental data are obtained, communication is allowed for the post-processing of results and the verification of quantum steering between the parties. In recent years, several criteria have been developed to detect this correlation, but there are still few proposals for quantifying its degree in a given system. In this work, we investigate possible ways to quantify quantum steering, basing our analysis on different criteria presented in the literature. To certify quantum steering even in a scenario where the non-signaling principle is violated, we propose a method that first quantifies the degree of signaling present and then incorporates this quantity into known linear steering witnesses. In this way, signaling is taken into account when searching for optimal steering inequalities via semidefinite programming. We demonstrate the use of our method using a four-qubit quantum circuit on an IBM Quantum Processing Unit, which exhibits residual signaling even in the large sampling limit. The results allow for the certification of quantum steering from non-ideal experimental data featuring signaling Orientador: Profª. Drª. Ana Cristina Sprotte Costa; Banca: Ana Cristina Sprotte Costa (Presidente da Banca), Marcus Werner Beims, Rafael Luiz da Silva Rabelo e Fabiano Manoel de Andrade; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 19/02/2026; Inclui referências

Chaotic transport in magnetized plasmas

2026-05-05T13:15:22Z

Chaotic transport in magnetized plasmas Resumo: O transporte anômalo de partículas impulsionado por ondas de deriva permanece um obstáculo crítico para o confinamento de plasma em dispositivos de fusão. Esta tese in vestiga a dinâmica não linear do transporte de partículas sob a influência de ondas de deriva, empregando um modelo Hamiltoniano para entender o papel do caos na regula ção do transporte. O movimento das partículas é analisado sob diferentes condições de amplitude de onda: amplitudes constantes, amplitudes periódicas e caóticas derivadas da equação de Hasegawa-Mima, e um modelo fenomenológico de modulação dente-de-serra. Um resultado chave emerge do acoplamento com Hasegawa-Mima: amplitudes de onda periódicas induzem transporte hiperbalístico (a>2) com menos caos, enquanto amplitu des caóticas levam a transporte superdifusivo (1 2) with lower average chaos, while chaotic amplitudes drive superdiffusive transport (1

Elastic positron scattering by molecules : a model potential approximation within the Schwinger Multichannel Method

2026-04-08T18:54:44Z

Elastic positron scattering by molecules : a model potential approximation within the Schwinger Multichannel Method Resumo: Neste trabalho foram realizadas algumas implementações computacionais no código utilizado para os cálculos com o método Multicanal de Schwinger (SMC), sendo estas (i) a paralelização do código, (ii) o uso de funções Gaussianas Cartesianas do tipo-f para descrição dos alvos moleculares no método SMC e (iii) a inclusão de um potencial modelo no método SMC. O potencial modelo é utilizado para descrever explicitamente a interação de polarização-correlação entre o pósitron incidente e os elétrons das moléculas de interesse, ao invés do uso de excitações virtuais como em cálculos anteriores com a aproximação estático mais polarização (SP). Como consequência destas implementações, neste trabalho são apresentadas seções de choque integrais, seções de choque diferenciais, autofases de onda-s à onda-f e energias de estados ligados/virtuais para o espalhamento elástico de pósitrons à baixas energias (E < 10 eV) por um total de vinte e seis moléculas calculadas com o método SMC. Foi possível verificar nos resultados deste trabalho uma melhora expressiva na concordância entre resultados teóricos e experimentais de espalhamento de pósitrons por moléculas, alcançada por meio de uma mudança na forma como é descrita a interação de polarização-correlação; Abstract: In this work some computational implementations were made in the code used for the calculations with the Schwinger Multichannel (SMC) method, these being (i) the parallelization of the code, (ii) use of f-type Cartesian Gaussian functions for the description of the target molecule within the SMC method and (iii) the inclusion of a model potential within the SMC method. The model potential is used to describe explicitly the polarization-correlation interaction between the incident positron and the electrons of the molecules of interest, instead of the virtual excitations used in the calculations previously done in the static plus polarization (SP) approximation. As a consequence of these implementations, in this work are presented integral cross sections, differential cross sections, s-wave eigenphases and bound/virtual state energies for the low energy (E < 10 eV) positron elastic scattering for a total of twenty six molecules calculated with the SMC method. It was possible to identify in the results of this work a significant improvement in agreement between theorical and experimental results for the positron scattering by molecules, achieved through a change in the way in which polarization-correlation interactions are described Orientador: Prof. Dr. Sergio D’Almeida Sanchez; Coorientadora: Profa. Dra. Alessandra de Souza Barbosa; Banca: Sergio D’Almeida Sanchez (Presidente da Banca), Márcio Teixeira do Nascimento Varella, Marcio Henriwque Franco Bettega, Gleb Gribakin, Alessandra de Souza Barbosa; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 27/02/2025; Inclui referências

Investigation of the potential application of acácia negra and timbó ashes

2026-03-27T12:22:17Z

Investigation of the potential application of acácia negra and timbó ashes Resumo: Este estudo apresenta o desenvolvimento e a caracterização de sensores de umidade baseados em cinzas de biomassa derivadas da Acácia Negra e do Timbó. Um método de fabricação foi estabelecido, resultando em dispositivos com respostas exponenciais consistentes às variações na umidade relativa (RH). Os materiais foram analisados estruturalmente por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS) e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). As análises de EDS e XPS revelaram a predominância de O, Ca, C, K nas regiões centrais das deposições, e principalmente O, C e K nas bordas. A análise de FTIR sugeriu a presença de CaCO3, embora testes experimentais tenham descartado a participação deste composto na resposta dos dispositivos. A caracterização elétrica foi realizada por espectroscopia de impedância elétrica em 1 kHz, revelando dois regimes distintos de sensibilidade: abaixo e acima de 50% RH. As sensibilidades dos dispositivos baseados em Acácia Negra foram de 0,10 dec · (%RH)-1 e 0,04 dec · (%RH)-1 , enquanto os dispositivos baseados em Timbó apresentaram sensibilidades de 0,13 dec · (%RH)-1 e 0,05 dec · (%RH)-1 . Os limites de detecção foram de 22% e 23% RH, com tempos de resposta/recuperação de 18/37 s e 12/46 s, respectivamente. Para interpretar o mecanismo de detecção, foi proposto um modelo de circuito equivalente, composto por um elemento de fase constante (CPE) representando o material de base e uma associação em série R–CPE representando a condução iônica decorrente da adsorção de água. Os resultados demonstram o potencial das cinzas de biomassa como materiais sustentáveis para aplicações em sensores de umidade de baixo custo; Abstract: This study presents the development and characterization of humidity sensors based on biomass ash derived from Acácia Negra and Timbó. A fabrication method was established, resulting in devices with consistent exponential responses to variations in relative humidity (RH). The materials were structurally analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). EDS and XPS analyses revealed the predominance of O, Ca, C, and K in the central regions of the depositions, and mainly O, C, and K at the edges. FTIR analysis suggested the presence of CaCO3, although experimental tests ruled out the participation of this compound in the device response. Electrical characterization was carried out by electrical impedance spectroscopy at 1 kHz, revealing two distinct sensitivity regimes: below and above 50% RH. The sensitivities of the Acacia Negra-based devices were 0.10 dec · (%RH)-1 and 0.04 dec · (%RH)-1 , while the Timbó-based devices presented sensitivities of 0.13 dec · (%RH)-1 and 0.05 dec · (%RH)-1 . The detection limits were 22% and 23% RH, with response/recovery times of 18/37 s and 12/46 s, respectively. To interpret the sensing mechanism, an equivalent circuit model was proposed, consisting of a constant phase element (CPE) representing the base material and a series R–CPE association representing ionic conduction due to water adsorption. The results demonstrate the potential of biomass ash as a sustainable material for low-cost humidity sensor applications Orientador: Prof. Dr. José Pedro Mansueto Serbena; Banca: José Pedro Mansueto Serbena (Presidente da Banca), Carlos Frederico de Oliveira Graeff, Ney Pereira Mattoso FIlho e Ismael Leandro Graff; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 27/08/2025; Inclui referências