Navegando por Autor "Brito, Samuraí Gomes de Aguiar"

Agora exibindo 1 - 18 de 18

Concentration phenomena in the geometry of Bell correlations
(American Physical Society, 2018-12-19) Duarte, Cristhiano; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Amaral, Barbara; Araújo, Rafael Chaves Souto
Bell’s theorem shows that local measurements on entangled states give rise to correlations incompatible with local-hidden-variable models. The degree of quantum nonlocality is not maximal though, as there are even more nonlocal theories beyond quantum theory still compatible with the nonsignaling principle. In spite of decades of research, we still have a very fragmented picture of the whole geometry of these different sets of correlations. Here we employ both analytical and numerical tools to ameliorate that. First, we identify two different classes of Bell scenarios where the nonsignaling correlations can behave very differently: In one case, the correlations are generically quantum and nonlocal while in the other quite the opposite happens as the correlations are generically classical and local. Second, by randomly sampling over nonsignaling correlations, we compute the distribution of a nonlocality quantifier based on the trace distance to the local set. With that we conclude that the nonlocal correlations can show a concentration phenomenon: Their distribution is peaked at a distance from the local set that increases both with the number of parts or measurements being performed
Conexões entre redes complexas geométricas e a q-estatística
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-05-13) Oliveira, Rute Melo de; Silva, Luciano Rodrigues da; Tsallis, Constantino; http://lattes.cnpq.br/8739431159426389; https://orcid.org/0000-0002-6875-1965; http://lattes.cnpq.br/5182830756789229; http://lattes.cnpq.br/4553126502776160; Araújo, João Medeiros de; https://orcid.org/0000-0001-8462-4280; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; Andrade Júnior, José Soares de; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; https://orcid.org/0000-0002-0131-1949; http://lattes.cnpq.br/6125240053245229
Redes são abundantes na natureza. Consequentemente, a ciência das redes é uma teoria interdisciplinar e tem sido amplamente usada, com sucesso, para estudar grandes sistemas conectados. A mecânica estatística não-extensiva emerge naturalmente das limitações da estatística de Boltzmann-Gibbs, sendo capaz de descrever sistemas em regimes onde a mecânica estatística padrão não é apropriada. Atualmente, as conexões entre essas duas áreas são bem conhecidas. Neste trabalho estudamos redes geográficas ponderadas d-dimensionais (caracterizadas pelo índice αG ≥ 0; d = 1, 2, 3, 4), nas quais os pesos das ligações são definidos por meio de uma distribuição aleatória, denominada P(w). Neste modelo, cada sítio possui uma conectividade ki e uma energia local εi ≡ Pki j=1 wij/2 (i = 1, 2, ..., N) com dependência nos pesos das correspondentes ligações que o sítio possui. Mostramos que, no limite assintótico, a distribuição de energia, é da forma p(ε) ∝ e−βqεq, onde ezq é a função q-exponencial definida por ezq ≡ [1+ (1−q)z] 1/(1−q) que otimiza a entropia não aditiva Sq, e que quando q → 1 recupera a distribuição de Boltzmann-Gibbs. Mostramos que as variáveis q e βq apresentam comportamentos universais em relação à razão αA/d. Nossos resultados permitem conjecturar a existência de um isomorfismo entre os problemas de redes geométricas aleatórias e alguns sistemas termodinâmicos generalizados.
Contribuição ao estudo de redes complexas: modelo de afinidade com métrica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-08-31) Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Silva, Luciano Rodrigues da; Mendes, Gabriel Alves; ; http://lattes.cnpq.br/0040137813382875; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783310Y1; ; http://lattes.cnpq.br/6125240053245229; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; ; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490
Atualmente o interesse por sistemas em grande escala e com um alto grau de complexidade tem sido muito abordado na comunidade científica, em diversas áreas do conhecimento. Como exemplo, podemos citar a Internet, a interação entre proteínas, a colaboração de atores de cinema, dentre outros. Para melhor entender o comportamento desses sistemas interligados, vários modelos na área de Redes Complexas foram propostos. Barabási e Albert propuseram um modelo em que a ligação entre os constituintes do sistema se dava de forma dinâmica e que privilegia sítios mais antigos, reproduzindo um comportamento característico em alguns sistemas reais: distribuição de conectividade invariante por escala. Porém, esse modelo negligencia dois fatores, entre outros, observados em sistemas reais: homofilia e métrica. Dada a importância desses dois termos no comportamento global de redes, propomos nessa dissertação estudar um modelo dinâmico de ligação preferencial em que três fatores essenciais são responsáveis pela competição por ligações: (i) conectividade (os sítios mais conectados são privilegiados na escolha por ligações); (ii) homofilia (conexões entre sítios semelhantes são mais atrativas); (iii) métrica (a ligação é favorecida pela proximidade entre os sítios). Dentro dessa proposta, analisamos como o comportamento da distribuição de conectividade e evolução dinâmica da rede são afetados pela métrica através de A (parâmetro que controla a importância da distância na ligação preferencial) e pela homofilia através do (característica intrínseca do sítio). Percebemos que a medida que aumentamos a importância da distância na ligação preferencial, as ligações entre os sítios se tornam locais e a distribuição de conectividade é caracterizada por uma escala típica. Paralelamente, ajustamos as curvas da distriuição de conectividade, para diferentes valores de A, pela equação P(k) = P0e􀀀k= q proveniente da estatística não-extensiva de Tsallis
Criteria for nonclassicality in the prepare-and-measure scenario
(Physical Review Research, 2020-10-20) Poderini, Davide; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Nery, Ranieri Vieira; Sciarrino, Fabio; Araújo, Rafael Chaves Souto
Quantum communication networks involving the preparation, sharing, and measurement of quantum states are ubiquitous in quantum information. Of particular relevance within this context is to understand under which conditions a given quantum resource can give rise to correlations incompatible with a classical explanation. Here we consider the so-called prepare-and-measure scenario, in which a quantum or classical message with bounded dimension is transmitted between two parties. In this scenario we derive criteria witnessing whether a set of quantum states can lead or not to nonclassical correlations. Based on that, we show that quantum resources that can only give rise to classical correlations in the simplest prepare-and-measure scenario can have their nonclassicality witnessed if we increase the number of preparations or measurements.
Data-driven study of the COVID-19 pandemic via age-structured modelling and prediction of the health system failure in Brazil amid diverse intervention strategies
(Public Library of Science, 2020-07-30) Silva, Askery Alexandre Canabarro Barbosa da; Tenório, Elayne; Martins, Renato; Martins, Laís; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Araújo, Rafael Chaves Souto
In this work we propose a data-driven age-structured census-based SIRD-like epidemiological model capable of forecasting the spread of COVID-19 in Brazil. We model the current scenario of closed schools and universities, social distancing of people above sixty years old and voluntary home quarantine to show that it is still not enough to protect the health system by explicitly computing the demand for hospital intensive care units. We also show that an urgent intense quarantine might be the only solution to avoid the collapse of the health system and, consequently, to minimize the quantity of deaths. On the other hand, we demonstrate that the relaxation of the already imposed control measures in the next days would be catastrophic
Device-independent secret sharing and a stronger form of Bell nonlocality
(American Physical Society, 2020-05-27) Moreno, M. G. M.; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Nery, Ranieri Vieira; Araújo, Rafael Chaves Souto
Bell nonlocality, the fact that local hidden-variable models cannot reproduce the correlations obtained by measurements on entangled states, is a cornerstone in our modern understanding of quantum theory. Apart from its fundamental implications, nonlocality is also at the core of device-independent quantum information processing, the successful implementation of which is achieved without precise knowledge of the physical apparatus. Here we show that a stronger form of Bell nonlocality, for which even some nonlocal hiddenvariable models cannot reproduce the quantum predictions, allows us to circumvent possible attacks in the implementation of secret sharing, a paradigmatic communication protocol in which a secret split amid many possibly untrusted parts can be decoded only if they collaborate among themselves
Entanglement-based quantum communication complexity beyond Bell nonlocality
(npj Quantum Information, 2022-02-03) Ho, Joseph; Moreno Filho, Marcos George Magalhães; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Graffitti, Francesco; Morrison, Christopher L.; Nery, Ranieri Vieira; Pickston, Alexander; Proietti, Massimiliano; Rabelo, Rafael; Fedrizzi, Alessandro; Araújo, Rafael Chaves Souto
Efficient distributed computing offers a scalable strategy for solving resource-demanding tasks, such as parallel computation and circuit optimisation. Crucially, the communication overhead introduced by the allotment process should be minimised—a key motivation behind the communication complexity problem (CCP). Quantum resources are well-suited to this task, offering clear strategies that can outperform classical counterparts. Furthermore, the connection between quantum CCPs and non-locality provides an information-theoretic insight into fundamental quantum mechanics. Here we connect quantum CCPs with a generalised non-locality framework—beyond Bell’s paradigmatic theorem—by incorporating the underlying causal structure, which governs the distributed task, into a so-called non-local hidden-variable model. We prove that a new class of communication complexity tasks can be associated with Bell-like inequalities, whose violation is both necessary and sufficient for a quantum gain. We experimentally implement a multipartite CCP akin to the guess-your-neighbour-input scenario, and demonstrate a quantum advantage when multipartite Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states are shared among three users
General Method for Classicality Certification in the Prepare and Measure Scenario
(PRX Quantum, 2021-07-20) Araújo, Rafael Chaves Souto; Moreno Filho, Marcos George Magalhães; Nery, Ranieri Vieira; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Gois, Carlos de; Rabelo, Rafael
Preparing and measuring physical systems are the operational building blocks of any physical experiment, and to describe them is the first purpose of any physical theory. Remarkably, even when only uncharacterized preparation and measurement devices are present, it is sometimes possible to distinguish between the behaviors of quantum and classical systems from only observational data. Certifying the physical origin of measurement statistics in the prepare and measure scenario is of primal importance for developing quantum networks, distributing quantum keys, and certifying randomness, to mention a few applications, but, surprisingly, no general methods to do so are known. We progress on this problem by crafting a general, sufficient condition to certify that a given set of preparations can only generate classical statistics, for any number of generalized measurements. As an application, we employ the method to demonstrate nonclassicality activation in the prepare and measure scenario, also considering its application in random access codes. Following that, we adapt our method to certify, again through a sufficient condition, whether a given set of measurements can never give rise to nonclassical behaviors, irrespective of what preparations they may act upon. This, in turn, allows us to find a large set of incompatible measurements that cannot be used to demonstrate nonclassicality, thus showing incompatibility is not sufficient for nonclassicality in the prepare and measure scenario.
Geometry of the quantum set on no-signaling faces
(American Physical Society, 2019-03-11) Rai, Ashutosh; Duarte, Cristhiano; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Araújo, Rafael Chaves Souto
Since Bell’s theorem we know that quantum mechanics is incompatible with local hidden-variable models, the phenomenon known as quantum nonlocality. However, despite steady progress over the years, a precise characterization of the set of quantum correlations has remained elusive. There are correlations compatible with the no-signaling principle and still beyond what can be achieved within quantum theory, which has motivated the search for physical principles and computational methods to decide the quantum or postquantum behavior of correlations. Here, we identify a feature of Bell correlations that we call quantum voids: faces of the no-signaling set where all nonlocal correlations are postquantum. Considering the simplest possible Bell scenario, we give a full characterization of quantum voids, also understanding its connections to known principles and its potential use as a dimension witness
Ligações preferenciais em redes complexas: modelo de desafinidade
(2018-03-02) Oliveira, Rute Melo de; Silva, Luciano Rodrigues da; ; ; Henriques, Marcos Vinicius Cândido; ; Silva Júnior, Raimundo; ; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar;
Muitos sistemas podem ser representados por redes complexas, uma vez que são caracterizados por vários constituintes que interagem entre si. Diante disso, o estudo de redes tornou-se bastante popular na comunidade científica, nas diversas áreas de pesquisas. Buscando entender o comportamento de alguns sistemas reais, inúmeros modelos de redes foram propostos. Neste trabalho, elaboramos e discutimos um modelo dinâmico de rede complexa, baseado no modelo de Bianconi-Barabasi. Alteramos a regra de ligação preferencial inserindo um fator que representa a desafinidade entre os sítios. O fator desafinidade informa sobre a desigualdade entre os parâmetros de qualidades (𝜂). Desse modo, dois fatores são responsáveis pela competição por ligações: (i) conectividade, os sítios mais conectados são favorecidos a receber mais conexões, e (ii) desafinidade, ligações entre sítios com qualidades distintas são mais propensas a serem formadas. Por meio de simulações numéricas, calculamos a distribuição de grau 𝑃(𝑘), evolução temporal da conectividade dos sítios e outras propriedades intrínsecas ao estudo de redes. Um resultado interessante estudado foi a entropia da distribuição de grau, que mostrou-se invariante pelo tamanho da rede, como esperado, no entanto, varia com 𝑚 (número de conexões que o sítio faz ao chegar na rede).
Machine learning nonlocal correlations
(American Physical Society, 2019-05-22) Silva, Askery Alexandre Canabarro Barbosa da; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Araújo, Rafael Chaves Souto
The ability to witness nonlocal correlations lies at the core of foundational aspects of quantum mechanics and its application in the processing of information. Commonly, this is achieved via the violation of Bell inequalities. Unfortunately, however, their systematic derivation quickly becomes unfeasible as the scenario of interest grows in complexity. To cope with that, here, we propose a machine learning approach for the detection and quantification of nonlocality. It consists of an ensemble of multilayer perceptrons blended with genetic algorithms achieving a high performance in a number of relevant Bell scenarios. As we show, not only can the machine learn to quantify nonlocality, but discover new kinds of nonlocal correlations inaccessible with other current methods as well. We also apply our framework to distinguish between classical, quantum, and even postquantum correlations. Our results offer a novel method and a proof-of-principle for the relevance of machine learning for understanding nonlocality
Nonlocality distillation and quantum voids
(American Physical Society, 2019-07-01) Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Moreno, M. G. M.; Rai, Ashutosh; Araújo, Rafael Chaves Souto
Via nonlocality distillation, a number of copies of a given nonlocal correlation can be turned into a new correlation displaying a higher degree of nonlocality. Apart from its clear relevance in situations where nonlocality is a resource, distillation protocols also play an important role in the understanding of informationtheoretical principles for quantum theory. Here, we derive a necessary condition for nonlocality distillation from two copies and apply it, among other results, to show that one-dimensional (1D) and 2D quantum voids—faces of the nonlocal simplex set with no quantum realization—can be distilled up to PR boxes. With that, we generalize previous results in the literature, for instance, showing a broad class of postquantum correlations that make communication complexity trivial and violate the information causality principle
Papel da dimensionalidade em redes complexas: conexões com a mecânica estatística não-extensiva
(2016-12-13) Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Silva, Luciano Rodrigues da; ; http://lattes.cnpq.br/5182830756789229; ; http://lattes.cnpq.br/6125240053245229; Mariz, Ananias Monteiro; ; http://lattes.cnpq.br/7218040405934056; Tsallis, Constantino; ; http://lattes.cnpq.br/8739431159426389; Curado, Evaldo Mendonça Fleury; ; http://lattes.cnpq.br/9030349458063767; Lucena, Liacir dos Santos; ; http://lattes.cnpq.br/7151949476055522; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; ; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490
Estudos em redes complexas são bastante atuais e promovem a integração de diversas áreas do conhecimento. Já foi comprovado em pesquisas anteriores que a estatística que rege as redes complexas, quando as interações são de longo alcance, não é a estatística padrão de Boltzmann-Gibbs, mas sim uma estatística que leve em conta correlações de longo alcance. Neste sentido existe uma proposta que tem tido bastante aceitação que é a estatística não-extensiva de Tsallis. No limite termodinâmico, as distribuições de grau, são da forma P(k)∝e^(-k/κ) , onde e_q é a q−exponencial definida por e^z ≡ [1 + (1 - q)z]^(1/(1-q) )que otimiza a entropia não aditiva S_q (quando q→1, recupera-se a entropia de Boltzmann-Gibbs). Nesta tese nós introduzimos um estudo de redes geográficas d−dimensionais (Modelo Natal) as quais crescem com ligação preferencial envolvendo distância Euclidiana através da introdução do termo r^(-α_A ) (α_A ≥ 0) na regra de ligação preferencial. Dada a conexão com a q-estatística, nós numericamente verificamos (para d = 1,2,3 e 4) que as distribuições de grau, que em princípio dependem de α_A e d , na realidade dependem somente do quociente destas variáveis ou seja α_A/d, portanto apresentando um comportamento universal em relação à essa variável. Além disso, o limite q = 1 é rapidamente alcançado quando α_A/d → ∞. Verificamos ainda que outras propriedades da rede também possuem dependências universais com relação a α_A/d, tais como: menor caminho médio ⟨l⟩, expoente dinâmico β proveniente da evolução temporal da conectividade dos sítios e a entropia S_q da distribuição de grau.
Percolação na Internet Quântica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-05-06) Oliveira, Raabe Melo de; Silva, Luciano Rodrigues da; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; https://orcid.org/0000-0002-0131-1949; http://lattes.cnpq.br/6125240053245229; https://orcid.org/0000-0002-6875-1965; http://lattes.cnpq.br/5182830756789229; http://lattes.cnpq.br/4472550570334728; Lenzi, Ervin Kaminski; Araújo, Rafael Chaves Souto
A área da Ciência das Redes tem chamado bastante atenção da comunidade científica devido a sua importância e interdisciplinaridade, promovendo a integração de diversos outros campos do conhecimento. Isto se deve, principalmente, por esta área nos permitir simular sistemas reais e formular modelos teóricos sobre uma vasta gama de fenômenos. A Internet Quântica está inclusa em uma série de novas aplicações em potencial, chamadas de Tecnologias Quânticas 2.0. Este tipo de tecnologia, em teoria, revolucionará a maneira como nos comunicamos. Em princípio, a Internet Quântica está embasada na conjectura de distribuir emaranhamento entre os sítios que a constitui, com o objeto de realizar tarefas que não são possíveis usando a Internet atual. Este trabalho fornece uma análise estatística, por meio da Teoria da Percolação, da rede de Internet Quântica. A teoria da percolação permite uma descrição simples e sofisticada para uma transição de fase fundamentada em um parâmetro de ordem. Nesta dissertação, começamos com uma apresentação geral dos conceitos e fundamentos da Teoria de Redes e Teoria da Percolação, onde está fundamentado o nosso estudo. Em seguida, reproduzimos o modelo de Internet Quântica por meio de fibras ópticas (OFBQI) para 𝜌 = 0.0002, onde 𝜌 é a densidade de sítios da rede. Combinando os conceitos estudados e o modelo de OFBQI, investigamos o ponto em que ocorre uma transição de fase da rede percolante para uma rede desconectada. Usamos como parâmetro de ordem o tamanho relativo do maior aglomerado percolante, 𝑚 = 𝑁𝐺/𝑁, onde 𝑁𝐺 é o tamanho do maior componente conectado (um subgrafo), e 𝑁 é o tamanho da rede. Mostramos, através do cumulante de Binder, que a fração de sítios removidos que desconecta completamente a rede ocorre em 𝑓𝑐 = 0.659, que resulta ser independente do tamanho do sistema. Para finalizar, encontramos os expoentes críticos de percolação 𝛽, 𝛾, 𝜈, 𝜎, 𝜏 e a dimensão fractal do aglomerado percolante 𝑑𝑓 para a Internet Quântica.
Quantifying Bell nonlocality with the trace distance
(American Physical Society, 2018-02-21) Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Amaral, B.; Araújo, Rafael Chaves Souto
Measurements performed on distant parts of an entangled quantum state can generate correlations incompatible with classical theories respecting the assumption of local causality. This is the phenomenon known as quantum nonlocality that, apart from its fundamental role, can also be put to practical use in applications such as cryptography and distributed computing. Clearly, developing ways of quantifying nonlocality is an important primitive in this scenario. Here, we propose to quantify the nonlocality of a given probability distribution via its trace distance to the set of classical correlations. We show that this measure is a monotone under the free operations of a resource theory and, furthermore, that it can be computed efficiently with a linear program. We put our framework to use in a variety of relevant Bell scenarios also comparing the trace distance to other standard measures in the literature
Relevância da dimensionalidade no modelo de Bianconi-Barabási
(2017-09-08) Nunes, Thiago Crisóstomo Carlos; Silva, Luciano Rodrigues da; ; ; Macedo Filho, Antonio de; ; Soares, Daniel Judson Bezerra; ; Araújo, João Medeiros de; ; Silva Júnior, Raimundo; ; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar;
Redes sem escala são bastante populares hoje em dia, uma vez que muitos sistemas estão bem representados por tais estruturas. Para estudar esses sistemas, foram propostos vários modelos. No entanto, a maioria deles não levam em conta a distância Euclidiana nó à nó, ou seja, a distância geográ ca. Em redes reais, a distância entre os sítios pode ser muito relevante, por exemplo, os casos em que se pretende minimizar custos. Neste cenário, estudamos o papel da dimensionalidade d no Modelo de Bianconi-Barabási com um crescimento e ligação preferencial envolvendo distâncias Euclidianas. A ligação preferencial neste modelo segue a regra Πi ∝ ηiki/rαA ij (1 ≤ i < j; αA ≥ 0), onde ηi caracteriza a qualidade do i-ésimo sítio e é escolhido aleatoriamente dentro do intervalo (0, 1]. Veri camos que a distribuição de grau P(k) para as dimensões d = 1, 2, 3, 4 são bem ajustadas por P(k) ∝ e −k/κ q , onde e −k/κ q é a função q-exponencial que surge naturalmente da Mecânica Estatística não-extensiva de Tsallis. Determinamos o índice q e κ como funções das quantidades αA e d e veri camos numericamente que ambos apresentam um comportamento universal em relação à variável αA/d. O mesmo comportamento também foi exibido pelo expoente dinâmico β que está associado a taxa que determinado sítio tem em receber ligações.
Satellite-based photonic quantum networks are small-world
(PRX Quantum, 2021-01-08) Araújo, Rafael Chaves Souto; Canabarro, Askery; Cavalcanti, Daniel; Brito, Samuraí Gomes de Aguiar
Recent milestone experiments establishing satellite-to-ground quantum communication are paving the way for the development of the quantum Internet, a network interconnected by quantum channels. Here, we employ network theory to study the properties of the photonic networks that can be generated by satellite-based quantum communication and compare them with those of their optical-fiber counterpart. We predict that satellites can generate small-world networks, implying that physically distant nodes are actually near from a network perspective. We also analyze the connectivity properties of the network and show, in particular, that they are robust against random failures. This positions satellite-based quantum communication as the most promising technology to distribute entanglement across large distances in quantum networks of growing size and complexity
Statistical properties of the quantum internet
(American Physical Society, 2020-05-27) Brito, Samuraí Gomes de Aguiar; Silva, Askery Alexandre Canabarro Barbosa da; Araújo, Rafael Chaves Souto; Cavalcanti, Daniel
Steady technological advances are paving the way for the implementation of the quantum internet, a network of locations interconnected by quantum channels. Here we propose a model to simulate a quantum internet based on optical fibers and employ network-theory techniques to characterize the statistical properties of the photonic networks it generates. Our model predicts a continuous phase transition between a disconnected and a highly connected phase and that the typical photonic networks do not present the small world property. We compute the critical exponents characterizing the phase transition, provide quantitative estimates for the minimum density of nodes needed to have a fully connected network and for the average distance between nodes. Our results thus provide quantitative benchmarks for the development of a quantum internet

SIGAA

Navegando por Autor "Brito, Samuraí Gomes de Aguiar"