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Type: Dissertação
Title: Uma abordagem operacional conectando transformações e dinâmicas no espaço físico
Author: Valle, Vinícius Gonçalves
First Advisor: Rizzuti, Bruno Ferreira
Co-Advisor: Silva, Cristhiano Andre Gamarano Duarte Carneiro
Referee Member: Drumond, Raphael Campos
Referee Member: Nogueira, Wallon Anderson Tadaiesky
Resumo: Este trabalho investiga a conexão operacional entre a preparação, em laboratório, de sistemas quânticos e sua representação como estados em um espaço de Hilbert, bem como o comportamento das transformações à luz dessa correspondência. Utilizando a fibração de Hopf, apresentamos uma descrição operacional explícita da relação entre “variáveis de laboratório” e estados quânticos, ilustrada por meio do experimento de Stern–Gerlach e de um arranjo óptico simples. Nesse contexto, mostramos também como rotações espaciais em três dimensões correspondem naturalmente a transformações unitárias atuando sobre estados quânticos, sob restrições como a preservação da pureza e da reversibilidade, conduzindo a uma reconstrução operacional do homomorfismo dois-para-um entre os grupos SU(2) e SO(3). Além disso, ao estender essa abordagem a espaços de dimensões maiores, contribuímos para a caracterização de dinâmicas emergentes em sistemas de coarse-graining. Para além de sua relevância teórica, essa abordagem oferece uma perspectiva concreta e pedagogicamente acessível, tornando experimentalmente tangíveis tanto a relação abstrata entre grupos de simetria e a geometria da esfera de Bloch quanto os mecanismos físicos subjacentes à emergência de dinâmicas efetivas em problemas de coarse-graining.
Abstract: This work investigates the operational connection between the laboratory preparation of quantum systems and their representation as states in Hilbert space, as well as the behavior of transformations in light of this correspondence. By employing the Hopf fibration, we present an explicit operational description of the relationship between “laboratory variables” and quantum states, illustrated through the Stern–Gerlach experiment and a simple optical setup. Within this framework, we also show how spatial rotations in three dimensions naturally correspond to unitary transformations acting on quantum states, under constraints such as purity preservation and reversibility, leading to an operational reconstruction of the two-to-one homomorphism between the groups SU(2) and SO(3). Moreover, by extending this approach to higher-dimensional spaces, we contribute to the characterization of emergent dynamics in coarse-graining systems. Beyond its theoretical relevance, this approach provides a concrete and pedagogically accessible perspective, rendering experimentally tangible both the abstract relationship between symmetry groups and the geometry of the Bloch sphere and the physical mechanisms underlying the emergence of effective dynamics on coarse-graining problems.
Keywords: Abordagem operacional
Esfera de Bloch
Homomorfismo de grupos
Coarse-graining
Operational approach
Bloch sphere
Group homomorphism
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20488
Issue Date: 27-Feb-2026
Appears in Collections:Mestrado em Física (Dissertações)



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