Caminhadas quânticas em tempo discreto sob efeitos de ruídos, correlações e não linearidade
caminhadas quânticas, não-linear, desordem, auto-aprisionamento
Nesta dissertação, investigamos as propriedades de transporte em caminhadas quânticas em tempo discreto sob a influência de desordem correlacionada e não linearidade, com o objetivo de compreender como esses mecanismos afetam a dinâmica do caminhante em cenários mais realistas. Inicialmente, analisamos um modelo de desordem binária correlacionada do tipo dímero, no qual operadores de moeda são distribuídos com correlações de curto alcance no espaço e no tempo. Mostramos que, no caso de desordem espacial, a introdução dessas correlações rompe o regime de localização exponencial típico da desordem não correlacionada, dando origem a um regime superdifusivo robusto. Esse comportamento está associado à emergência de estados estendidos induzidos pelas correlações, caracterizando uma dinâmica híbrida na qual coexistem componentes localizadas e propagantes. No caso de desordem temporal, verificamos que a presença de correlações também altera significativamente a dinâmica, promovendo superdifusão em contraste com o regime difusivo observado em ruído não correlacionado, embora com dependência dos parâmetros do sistema.
Na segunda parte do trabalho, investigamos a dinâmica de caminhadas quânticas na presença de não linearidade do tipo Kerr, considerando tanto sistemas homogêneos quanto na presença de inomogeneidades espaciais e temporais. Observamos que a não linearidade introduz novos regimes dinâmicos, como autoaprisionamento, formação de estruturas localizadas e propagação do tipo solitônica, além de uma forte sensibilidade a pequenas variações do parâmetro de não linearidade. A introdução de desordem espacial leva à formação de estados parcialmente localizados, nos quais um núcleo confinado coexiste com componentes dispersivas, enquanto o ruído temporal atua como um mecanismo eficiente de decoerência, suprimindo completamente o autoaprisionamento e conduzindo a regimes predominantemente difusivos.
Os resultados obtidos evidenciam que a estrutura da desordem e a presença de não linearidade desempenham papéis fundamentais e complementares na dinâmica de transporte em caminhadas quânticas. Em particular, mostramos que correlações de curto alcance no ruído podem ser utilizadas para induzir regimes superdifusivos, enquanto a competição entre não linearidade e inomogeneidades permite controlar a transição entre regimes de confinamento e propagação. Dessa forma, este trabalho contribui para a compreensão de sistemas quânticos mais realistas e fornece subsídios para o controle do transporte quântico em plataformas experimentais, com possíveis aplicações em informação e simulação quântica.