Relativistic quantum resources : analysis of entanglement and quantum steering

Abstract

Resumo: Avanços recentes na área de informação quântica parecem indicar que emaranhamento, um dos recursos quânticos mais fundamentais, não é uma quantidade covariante. Isto é comumente explicado como consequência da manifestação quântica de um fenômeno da relatividade especial, as rotações de Wigner, que surgem na composição de dois boosts de Lorentz não paralelos. Se dois observadores inerciais não concordarem sobre a quantidade de emaranhamento presente num sistema físico, eles podem concordar em quão direcionável (se direcionável) esse sistema é? Este trabalho se propõe a responder essa pergunta para partículas massivas de spin 1/2. Os resultados indicam que, apesar de direcionável, as correlações quânticas presentes no sistema são limitadas por cima pela quantidade de informação armazenável no espaço do grau de liberdade de menor dimensão, isto é, no spin. Isto motiva mais discussões sobre as supossições fundamentais utilizados para alcançar os resultados, suposições estas que são, muitas vezes, dadas como certas no formalismo em que esse trabalho se baseia. Uma discussão profunda sobre o tópico e possibilidades de novos caminhos a serem seguidos também se encontram neste trabalho.

Abstract: Recent advances in the field of quantum information suggest that entanglement, one of the most fundamental quantum resources, is not a covariant quantity. This is often attributed to the quantum manifestation of a known phenomenon of special relativity, the Wigner rotations, which arise from the composition of two nonparallel Lorentz boosts. If two inertial observers cannot agree on a system’s amount of entanglement, may they agree on how steerable (if so) the system is? This work intends to answer this question for massive spin 1/2 particles. The results indicate that although steerable, the system’s quantum correlations are upper-bounded by the amount of information storable in the space of the smaller dimensioned degree of freedom, namely the spin space. This motivates further discussion on the fundamental suppositions used to reach the results, suppositions that are, often, taken for granted in the formalism this work is based on. A deep discussion about the topic and suggestions of paths to be taken in the future can also be found within.