Landauer principle in the context of relativistic communication theory

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dc.contributor.advisor1Céleri, Lucas Chibebe
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6630683190018665pt_BR
dc.contributor.referee1Céleri, Lucas Chibebe
dc.contributor.referee2Vanzela, Daniel Augusto Turolla
dc.contributor.referee3Pereira, Rômulo Cesar Rougemont
dc.creatorAlvim, Yuri de Jesus
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2973322936760201pt_BR
dc.date.accessioned2023-05-08T11:23:33Z
dc.date.available2023-05-08T11:23:33Z
dc.date.issued2023-04-25
dc.description.abstractThis monograph aims to investigate Landauer's principle for a quantum system in a relativistic context. Specifically, we consider a communication channel described by a mode of a quantum field in a curved spacetime. In order to accomplish that, an introduction to Shannon's theorems, as well as some very important concepts in information theory, will be first presented. The relativistic spacetime structure will be described in the sequence, such that the quantum field theory can be used, in this context, to describe the communication channel. Lastly, the calculation of the channel capacity and the energy contributions for the transmission of information over such a channel will be done. Such calculations provide three different contributions to the total energy variation of the system: one due to the change in the spacetime, one associated with the work necessary to switch on or off the interaction between the detectors ---qubits employed to read and codify the information--- with the field and, finally, the last one which is due to the communication process itself. This third contribution vanishes for the considered communication channel, so that no extra energy cost is needed to transmit information once the states of the qubits are settled. The original contribution of this work enters here by considering the cyclical conversion of the transmitted information into work. Since no energy is transferred from the sender to the receiver, this engine apparently violates the second law of thermodynamics. By employing Landauer principle we find the energy contribution which allows the receiver to convert information into work without contradictions with thermodynamics.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Leandro Machado (leandromachado@ufg.br) on 2023-05-04T18:37:45Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Yuri de Jesus Alvim - 2023.pdf: 2083054 bytes, checksum: 1e29b8678a6f1c064d37e3d0cb4a8848 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
dc.description.provenanceRejected by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com), reason: Observe que há nomes no campo membros da banca que não constam na ata, acredito que são os suplentes. on 2023-05-05T11:09:19Z (GMT)en
dc.description.provenanceSubmitted by Leandro Machado (leandromachado@ufg.br) on 2023-05-05T15:43:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Yuri de Jesus Alvim - 2023.pdf: 2083054 bytes, checksum: 1e29b8678a6f1c064d37e3d0cb4a8848 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
dc.description.provenanceApproved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2023-05-08T11:23:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Yuri de Jesus Alvim - 2023.pdf: 2083054 bytes, checksum: 1e29b8678a6f1c064d37e3d0cb4a8848 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
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dc.description.resumoEsta monografia tem como objetivo investigar o princípio de Landauer para um sistema quântico em um contexto relativístico. Especificamente, consideramos um canal de comunicação descrito por um modo de um campo quântico em um espaço-tempo curvo. Para isso, uma introdução aos teoremas de Shannon, bem como alguns conceitos muito importantes em teoria da informação, serão apresentados. A estrutura espaço-temporal relativística será descrita na sequência, de modo que a teoria do campo quântico possa ser usada, nesse contexto, para descrever o canal de comunicação. Por fim, o cálculo da capacidade do canal e das contribuições de energia para a transmissão de informação sobre tal canal será realizado. Tais cálculos fornecem três contribuições diferentes para a variação total de energia do sistema: uma devida à mudança na métrica do espaço-tempo, outra associada ao trabalho necessário para ligar ou desligar a interação entre os detectores --- qubits usados para ler e codificar a informação --- com o campo e, finalmente, a última que é devida ao processo de comunicação em si. Essa terceira contribuição desaparece para o canal de comunicação considerado, de modo que nenhum custo de energia extra é necessário para transmitir informação uma vez que os estados dos qubits são definidos. A contribuição original deste trabalho entra ao considerar a conversão cíclica da informação transmitida em trabalho. Como nenhuma energia é transferida do remetente para o destinatário, este motor aparentemente viola a segunda lei da termodinâmica. Ao empregar o princípio de Landauer, encontramos a contribuição de energia que permite ao receptor converter informação em trabalho sem contradições com a termodinâmica.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationALVIM, Y. J. Landauer principle in the context of relativistic communication theory. 2023. 135 f. Dissertação (Mestrado em Fisica) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12809
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Física - IF (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Fisica (IF)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectTeoria da informaçãopor
dc.subjectRelatividade geralpor
dc.subjectTeoria quântica de campospor
dc.subjectPrincípio de landauerpor
dc.subjectTermodinâmicapor
dc.subjectInformation theoryeng
dc.subjectGeneral relativityeng
dc.subjectQuantum field theoryeng
dc.subjectLandauer principleeng
dc.subjectThermodynamicseng
dc.subject.cnpqOUTROSpt_BR
dc.titleLandauer principle in the context of relativistic communication theorypt_BR
dc.title.alternativePrincípio de Landauer no contexto da teoria da comunicação relativísticapor
dc.typeDissertaçãopt_BR

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