Giacomo Mauro DAriano - Giacomo Mauro DAriano - Wikipedia

Giacomo Mauro D'Ariano
Giacomo Mauro D'Ariano.jpg
narozený
Giacomo Mauro D'Ariano

(1955-05-11)11. května 1955
Alessandria, Itálie
Vědecká kariéra
PoleTeoretická fyzika
InstituceUniversity of Pavia
Northwestern University
Akademičtí poradciFerdinando Borsa

Giacomo Mauro D'Ariano (narozen 11. května 1955) je italský kvantový fyzik. Je profesorem teoretické fyziky na University of Pavia, kde je vůdcem skupiny QUIT (teorie kvantové informace).[1][2] Je členem Centra fotonické komunikace a výpočetní techniky v Northwestern University;[3] člen Istituto Lombardo Accademia di Scienze e Lettere; a člen Institut základních otázek (FQXi).[4]

Jeho primární oblasti výzkumu jsou Kvantové informace teorie, matematická struktura kvantové teorie a základní problémy současné fyziky.[5] Jako jeden z průkopníků teorie kvantové informace významně přispěl k informačně-teoretickému odvození kvantové teorie.[6]

Časný život a kariéra

D'Ariano se narodil 11. května 1955. Laurea cum laude ve fyzice získal v roce 1978 na Pavia University. V roce 1978 zahájil stáž v Polymer Science na Politecnico di Milano a v roce 1979 stáž na Pavia University. V roce 1984 byl jmenován výzkumným asistentem na univerzitě v Pavii a v důsledku národních soutěží se stal docentem v roce 1992 a řádným profesorem v roce 2000.[7]

V době jeho jmenování neexistovaly v Itálii žádné doktorské školy[8] a D'Ariano se stal jedním z prvních školitelů PhD v zemi. V roce 2000 založil skupinu kvantové informační teorie (QUIT) a převzal roli vedoucího skupiny. Ve stejném roce byl také vybrán jako člen fotonické komunikace a výpočetní techniky na Northwestern University.[3]

Práce

Kvantové základy

D'Ariano hrál hlavní roli při vytváření teorie kvantové informace jako nového paradigmatu pro základy kvantové teorie a základní fyziky obecně. V roce 2010 navrhl soubor informačně-teoretických postulátů pro důsledné odvození (konečně-rozměrné) kvantové teorie,[9] odvození následně dosažené ve spolupráci s Giulio Chiribella a Paolo Perinotti.[10] Tento projekt také vedl k novému způsobu porozumění, práce s a rozvoji kvantové teorie, který je uveden v komplexní učebnici s názvem Kvantová teorie z prvních principů.[11]

V polovině roku 2010 rozšířil D'Ariano tento program na odvození teorie kvantového pole z informačně-teoretických postulátů, které mu a jeho týmu umožnily odvodit úplné bezplatné Teorie kvantového pole.[12] Historická perspektiva z Dirac Objev kvantové elektrodynamiky až do současnosti o této práci přednesl Arkady Plotnitsky v The Principles of Quantum Theory, From Planck's Quanta to the Higgs Boson.[13] V článku v Nový vědec, Lucien Hardy napsal, že „jejich práce a jejich přístup jsou mimořádné“, a Časlav Brukner napsal, že na něj „zapůsobilo“ jejich psaní, že „v této práci je něco hlubokého o kvantové mechanice“.[14]

Kniha od Olivera Darrigola nabízí rozsáhlý komentář k D'Ariano a odvození Kvantové mechaniky od spolupracovníků, zejména s důrazem na to, jak překonává určité ad hoc předpoklady předchozích derivací.[15]

Kvantové informace

D'Ariano a jeho spolupracovníci představili první přesný algoritmus pro kvantovou homodynovou tomografii států,[16] a následně zobecnili použitou techniku ​​na univerzální metodu kvantového měření.[17] D'Ariano poté vytvořil první experimentální schéma - nyní nazývané „tomografie s asistovanou ancílou“ - které umožnilo charakterizaci kvantových kanálů, operací a měřících přístrojů, které lze skutečně provést v laboratoři, využitím jediného zapleteného vstupního stavu.[18]

D'Ariano navrhl kvantové zapletení jako nástroj pro zlepšení přesnosti kvantového měření,[19] myšlenka, která souběžně s pracemi jiných autorů navrhla novou oblast Kvantová metrologie. Zavedl také několik nových typů měření. Se svým týmem vyřešil řadu dlouhodobých problémů teorie kvantové informace, jako je optimální vysílání smíšených států;[20] optimální odhad fáze pro smíšené stavy,[21] a optimální protokoly pro fázové klonování.[22]

D'Ariano a spolupracovníci představili koncept „kvantového hřebenu“,[23] který zobecňuje to „kvantové operace“ a má širokou škálu aplikací v optimalizaci kvantových měření, komunikace, algoritmů a protokolů. Se svou skupinou následně použil kvantové hřebeny k nalezení optimálních přístrojů pro Kvantová tomografie.[24] Rámec kvantového hřebenu také umožnil nové pochopení kauzality v kvantové mechanice a teorii kvantového pole. Toto porozumění mělo široký a různorodý dopad v několika oblastech výzkumu, počínaje studiem kvantových kauzálních interferencí a kauzálních objevovacích algoritmů používaných v nedávných pokusech, podél kvantových informačních linií, o sladění kvantové teorie a obecné relativity, jedné z největších nevyřešené problémy základní fyziky.[25]

Vyznamenání a ocenění

Giacomo Mauro D’Ariano je členem Optická společnost Ameriky a Americká fyzická společnost. Získal třetí cenu na světových soutěžích esejů FQXi roku 2011,[26] 2012[27] a 2013.[28] Jeho práce o informačním odvození kvantové teorie[10] byl vybrán pro APS Viewpoint.[29]

Knihy

  • Integrovatelné systémy ve statistické mechanice (Série o pokroku ve statistické mechanice) (1985)
  • Kvantová komunikace, výpočty a měření 2 (2013)
  • Kvantová teorie z prvních principů: Informační přístup (2017)

Reference

  1. ^ "PŘESTAT".
  2. ^ „Il teletrasporto passa dalla fisica quantistica“. 28.dubna 2017.
  3. ^ A b „Centrum fotonické komunikace a výpočetní techniky“.
  4. ^ „Curriculum vitae of GM D'Ariano“.
  5. ^ „Fyzici chtějí obnovit kvantovou teorii od nuly“. Kabelové. 2. září 2017.
  6. ^ d'Ariano, Giacomo Mauro (2017). „Fyzika bez fyziky: Síla informačních teoretických principů“. International Journal of Theoretical Physics. 56 (1): 97–128. arXiv:1701.06309. Bibcode:2017IJTP ... 56 ... 97D. doi:10.1007 / s10773-016-3172-r. S2CID  119338397.
  7. ^ „Biografická skica: Giacomo Mauro D'Ariano“.
  8. ^ „Doktorské programy v Itálii“.
  9. ^ „Filozofie kvantové informace a zapletení“.
  10. ^ A b Chiribella, Giulio; d'Ariano, Giacomo Mauro; Perinotti, Paolo (2011). "Informační derivace kvantové teorie". Fyzický přehled A. 84 (1): 012311. arXiv:1011.6451. Bibcode:2011PhRvA..84a2311C. doi:10.1103 / PhysRevA.84.012311. S2CID  15364117.
  11. ^ „Recenze: Kvantová teorie z prvních principů“. 12. července 2017.
  12. ^ d'Ariano, Giacomo Mauro; Perinotti, Paolo (2014). "Odvození Diracovy rovnice od principů zpracování informací". Fyzický přehled A. 90 (6): 062106. arXiv:1306.1934. Bibcode:2014PhRvA..90f2106D. doi:10.1103 / PhysRevA.90.062106. S2CID  118385875.
  13. ^ Principy kvantové teorie, od Planckových kvant po Higgsův boson. Springer. 2016. ISBN  9783319320663.
  14. ^ „Kvantová čistota“.
  15. ^ Fyzika a nutnost. Oxford University Press. 22. května 2014. ISBN  9780198712886.
  16. ^ d'Ariano, G. M .; MacChiavello, C .; Paris, M. G. A. (1994). "Detekce matice hustoty pomocí optické homodynové tomografie bez filtrované zpětné projekce". Fyzický přehled A. 50 (5): 4298–4302. Bibcode:1994PhRvA..50.4298D. doi:10.1103 / PhysRevA.50.4298. PMID  9911405.
  17. ^ Hayashi, Masahito (2005). Asymptotická teorie kvantové statistické inference. doi:10.1142/5630. ISBN  978-981-256-015-5.
  18. ^ d'Ariano, G. M .; Lo Presti, P. (2001). "Kvantová tomografie pro experimentální měření maticových prvků libovolné kvantové operace". Dopisy o fyzické kontrole. 86 (19): 4195–8. arXiv:quant-ph / 0012071. Bibcode:2001PhRvL..86.4195D. doi:10.1103 / PhysRevLett.86.4195. PMID  11328133.
  19. ^ d'Ariano, G. Mauro; Lo Presti, Paoloplacido; Paris, Matteo G. A. (2001). "Použití zapletení zlepšuje přesnost kvantových měření". Dopisy o fyzické kontrole. 87 (27): 270404. arXiv:quant-ph / 0109040. doi:10.1103 / PhysRevLett.87.270404. PMID  11800863. S2CID  11199855.
  20. ^ d'Ariano, Giacomo Mauro; MacChiavello, Chiara; Perinotti, Paolo (2005). "Vynikající vysílání smíšených států". Dopisy o fyzické kontrole. 95 (6): 060503. arXiv:quant-ph / 0506251. Bibcode:2005PhRvL..95f0503D. doi:10.1103 / PhysRevLett.95.060503. PMID  16090933. S2CID  2978617.
  21. ^ d'Ariano, Giacomo Mauro; MacChiavello, Chiara; Perinotti, Paolo (2005). "Optimální odhad fáze pro qubits ve smíšených stavech". Fyzický přehled A. 72 (4): 042327. arXiv:quant-ph / 0411133. Bibcode:2005PhRvA..72d2327D. doi:10.1103 / PhysRevA.72.042327. S2CID  117753018.
  22. ^ d'Ariano, Giacomo Mauro; MacChiavello, Chiara (2003). "Optimální fázově proměnné klonování pro qubity a qutrity". Fyzický přehled A. 67 (4): 042306. arXiv:quant-ph / 0301175. Bibcode:2003PhRvA..67d2306D. doi:10.1103 / PhysRevA.67.042306. S2CID  119490312.
  23. ^ Chiribella, G .; d'Ariano, G. M .; Perinotti, P. (2008). "Architektura kvantových obvodů". Dopisy o fyzické kontrole. 101 (6): 060401. arXiv:0712.1325. Bibcode:2008PhRvL.101f0401C. doi:10.1103 / PhysRevLett.101.060401. PMID  18764438. S2CID  16160309.
  24. ^ Bisio, A .; Chiribella, G .; d'Ariano, G. M .; Facchini, S .; Perinotti, P. (2009). "Optimální kvantová tomografie stavů, měření a transformací". Dopisy o fyzické kontrole. 102 (1): 010404. arXiv:0806.1172. Bibcode:2009PhRvL.102a0404B. doi:10.1103 / PhysRevLett.102.010404. PMID  19257173. S2CID  31954030.
  25. ^ Brukner, Časlav (2014). „Kvantová kauzalita“. Fyzika přírody. 10 (4): 259–263. Bibcode:2014NatPh..10..259B. doi:10.1038 / nphys2930.
  26. ^ „Kvantově-digitální vesmír“.
  27. ^ „Kvantově-informační principy pro fyziku“.
  28. ^ „It from Qubit“.
  29. ^ Brukner, Časlav (11. července 2011). „Hledisko: Zpochybňování pravidel hry“. Fyzika. 4. doi:10.1103 / Fyzika.4.55.