Entrelazamiento y correlaciones en sistemas cuánticos de muchos cuerpos

Abstract

Los sistemas cuánticos de muchos cuerpos ofrecen numerosos retos para diversos campos de la física y las matemáticas, como la materia condensada, la teoría de la información cuántica, la teoría de operadores o el análisis numérico. Algunos de estos problemas surgen de la gran complejidad de estos sistemas, que di culta su estudio mediante métodos clásicos, así como del interés de la comunidad científica por comprender sus propiedades físicas, tales como la dinámica, estructura de correlaciones o comportamiento tanto dentro como fuera del equilibrio. Entre las propiedades mas interesantes de estos sistemas se encuentra el entrelazamiento,un cierto tipo de correlación cuántica que carece de análogo en sistemas clásicos y que se ha establecido como un recurso imprescindible en los campos de la información y computación cuántica.La presente tesis doctoral profundiza en el estudio de correlaciones, localidad y entrelazamiento en sistemas cuánticos. En particular, se enfoca en herramientas matemáticas como redes de tensores, cotas de Lieb-Robinson y algoritmos cuánticos, para obtener resultados originales, tanto analíticos como numéricos,de aplicación directa en teoría de la información cuántica, materia condensada y metrología cuántica...

The study of quantum many-body systems poses a wide range of complex problemsin dierent areas of physics and mathematics, such as condensed matter,quantum information theory, operator theory or numerical analysis. Some ofthese problems arise due to the high complexity of these systems, which makestheir study unfeasible using classical approaches, as well as from the ever-growinginterest in understanding their dynamics, physical properties and behaviour bothin and out of equilibrium. Among the most interesting properties of these systemslies entanglement, a certain type of quantum correlation which is not present inclassical systems and which has proven to be essential for quantum computationand quantum information.This dissertation deals with the study of correlations, locality and entanglementin quantum systems. It relies on mathematical tools such as tensor networkrepresentations, Lieb-Robinson bounds and quantum algorithms in order to obtainoriginal results, both analytical and numerical, with practical applicationsto quantum information theory, condensed matter and quantum metrology...