Emersione dell'irreversibilità nella teoria dei costruttori studiata usando un computer quantistico

The purpose of this work is to explore IBM Quantum Experience, aiming to verify through implementation on a quantum processor the emersion of irreversibility in the framework of constructor theory. Irreversibility is associated with the use of a quantum homogenizer for different initial states of substrate and reservoir. When the initial state is pure and the final state is mixed, there exists a constructor, but this isn't true for the reverse process. First, the quantum homogenizer is studied analytically under additional hypotheses. Then more general results are obtained through numerical simulations. Afterwards, the homogenizer has been implemented as series of circuits, simulated on a classical computer and executed on a quantum processor. In the circuit implementation step, a review of initialization, optimization and error correction techniques applicable to the system taken into consideration has been realized.

Scopo di questo lavoro è esplorare la piattaforma IBM Quantum Experience, con il fine ultimo di verificare tramite implementazione su processore quantistico l'emergere dell'irreversibilità nella cornice della teoria dei costruttori. L'irreversibilità è associata all'uso di un omogeneizzatore quantistico per diversi stati di partenza di substrato e riserva. Quando si parte da uno stato puro e si arriva ad uno stato misto il processo è descritto da un costruttore, per il processo inverso non esiste un costruttore. Come lavoro preliminare si è realizzato uno studio analitico dell'omogeneizzatore quantistico (con alcune ipotesi aggiuntive), ottenendo successivamente risultati più generali tramite simulazioni numeriche. Infine l'omogeneizzatore è stato implementato come serie di circuiti, simulato su computer classico e infine eseguito su un processore quantistico. Nella fase di implementazione si è realizzata una revisione delle tecniche di inizializzazione, ottimizzazione e correzione degli errori applicabili al sistema preso in considerazione.