Giacomo Mauro D'Ariano (nacido el 11 de mayo de 1955) es un físico cuántico italiano. Es profesor de física teórica en la Universidad de Pavía , donde es el líder del grupo QUIT (Teoría de la Información Cuántica). [1] [2] Es miembro del Centro de Comunicación y Computación Fotónica de la Universidad Northwestern ; [3] miembro del Istituto Lombardo Accademia di Scienze e Lettere ; y miembro del Foundational Questions Institute (FQXi). [4]
Sus principales áreas de investigación son la teoría de la información cuántica , la estructura matemática de la teoría cuántica y los problemas fundamentales de la física contemporánea. [5] Como uno de los pioneros de la teoría de la información cuántica, ha hecho importantes contribuciones a la derivación teórico-informativa de la teoría cuántica. [6]
D'Ariano nació el 11 de mayo de 1955. Obtuvo la licenciatura cum laude en Física en 1978 en la Universidad de Pavía. En 1978, comenzó una beca de investigación en Ciencia de Polímeros en el Politécnico de Milán y en 1979, una beca de investigación en la Universidad de Pavía. En 1984, fue nombrado asistente de investigación en la Universidad de Pavía y, como resultado de concursos nacionales, se convirtió en profesor asociado en 1992 y profesor titular en 2000. [7]
En el momento de su nombramiento, no existían escuelas de doctorado en Italia [8] y D'Ariano se convirtió en uno de los primeros supervisores de doctorado del país. Fundó el Grupo de Teoría de la Información Cuántica (QUIT) en 2000 y asumió el papel de líder del grupo. Ese mismo año, también fue seleccionado como miembro del Departamento de Comunicación y Computación Fotónica de la Universidad Northwestern. [3]
D'Ariano y sus colaboradores introdujeron el primer algoritmo exacto para la tomografía homodina cuántica de estados, [9] y posteriormente generalizaron la técnica utilizada para hacerlo en un método universal de medición cuántica. [10] D'Ariano luego desarrolló el primer esquema experimental, ahora llamado "tomografía asistida por ancilla", que hizo que la caracterización de canales cuánticos, operaciones y aparatos de medición fuera factible de realizarse en el laboratorio, explotando un solo estado de entrada entrelazado. [11]
D'Ariano propuso el entrelazamiento cuántico como una herramienta para mejorar la precisión de la medición cuántica, [12] una idea que, en paralelo a los trabajos de otros autores, sugirió el nuevo campo de la metrología cuántica . También introdujo varios tipos nuevos de medición. Con su equipo, resolvió una serie de problemas de larga data de la teoría de la información cuántica, como la transmisión óptima de estados mixtos; [13] la estimación de fase óptima para estados mixtos, [14] y los protocolos óptimos para la clonación de fases. [15]
D'Ariano y sus colaboradores introdujeron el concepto de "peine cuántico", [16] que generaliza el de "operación cuántica", y tiene una amplia gama de aplicaciones en la optimización de mediciones cuánticas, comunicación, algoritmos y protocolos. Él y su grupo posteriormente utilizaron peines cuánticos para encontrar los aparatos óptimos para la tomografía cuántica . [17] El marco del peine cuántico también permitió una nueva comprensión de la causalidad en la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos. Esta comprensión tuvo un impacto amplio y diverso en varias áreas de investigación, comenzando con el estudio de la interferencia causal cuántica y los algoritmos de descubrimiento causal, utilizados en intentos recientes, a lo largo de líneas de información cuántica, de reconciliar la teoría cuántica y la relatividad general, uno de los grandes problemas pendientes de la física fundamental. [18]
D'Ariano ha desempeñado un papel importante en la creación de la teoría de la información cuántica como un nuevo paradigma para los fundamentos de la teoría cuántica y de la física fundamental en general. En 2010, propuso un conjunto de postulados teóricos de la información para una derivación rigurosa de la teoría cuántica (de dimensión finita), [19] una derivación que posteriormente logró en su colaboración con Giulio Chiribella y Paolo Perinotti. [20] Este proyecto también condujo a una nueva forma de entender, trabajar y desarrollar la teoría cuántica, presentada en un libro de texto completo titulado Teoría cuántica a partir de los primeros principios . [21]
A mediados de la década de 2010, D'Ariano extendió este programa a una derivación de la teoría cuántica de campos a partir de postulados teóricos de la información, lo que le permitió a él y a su equipo derivar la teoría cuántica de campos libre completa . [22] En un artículo en New Scientist , Lucien Hardy escribió que "su trabajo y su enfoque son extraordinarios", y Časlav Brukner escribió que estaba "impresionado" por su trabajo escribiendo que "hay algo profundo sobre la mecánica cuántica en este trabajo". [23]
Una perspectiva histórica, desde el descubrimiento de la electrodinámica cuántica por parte de Dirac hasta la actualidad, sobre este trabajo fue dada por Arkady Plotnitsky en Los principios de la teoría cuántica, desde los cuantos de Planck hasta el bosón de Higgs. [24] Un libro de Oliver Darrigol ofrece un extenso comentario sobre la derivación de la mecánica cuántica de D'Ariano y sus colaboradores, enfatizando especialmente cómo supera ciertas suposiciones ad hoc de derivaciones anteriores. [25]
Sobre la base de la formulación de la teoría cuántica basada en los principios de la información, el físico Federico Faggin basó su teoría en la naturaleza de la conciencia . [26]
Giacomo Mauro D'Ariano es miembro de la Optical Society of America y de la American Physical Society . Ganó el tercer premio en los concursos mundiales de ensayos FQXi de 2011, [27] 2012 [28] y 2013. [29] Su artículo sobre la derivación informativa de la teoría cuántica [20] ha sido seleccionado para un APS Viewpoint. [30] En 2022 ganó, junto con Mikhail Lukin ( Universidad de Harvard ) y Andreas Winter ( Universitat Autònoma de Barcelona ) el International Quantum Award. [31]
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