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FISICA QUANTICA FUNDAMENTOS, FORMALISMO E APLICACOES

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Descrição Geral
No primeiro bloco do texto, o de fundamentos, são apresentados, em
sequência mais ou menos histórica, os fatos que levaram à descoberta e formulação da mecânica quântica, acompanhados de tópicos como o átomo de hidrogênio, o experimento de Stern-Gerlach e métodos perturbativos. Aspecto importante do texto são os muitos exemplos que acompanham os tópicos. É feita uma discussão sobre o efeito Aharonov-Bohm - sobretudo, para enfatizar a importância do conceito de fase relativa de estados quânticos. O bloco é concluído com o famoso debate Einstein-Bohr sobre a então nascente física quântica, as conferências Solvay e o paradoxo de EPR.

- No bloco II, são introduzidos aspectos do formalismo da mecânica quântica, com destaque para as noções de segunda quantização e matriz densidade. A primeira permite que se encontrem os auto estados em sistemas com muitas partículas interagentes e leva à noção de quase partícula; a outra, obter diretamente, de um hamiltoniano quântico, os observáveis termodinâmicos que se medem em laboratório. A combinação da primeira com a segunda possibilita
que modelos quânticos microscópicos sejam testados em experimentos
na matéria macroscópica. Ainda nesse bloco, é exemplificada a violação da desigualdade de Bell por sistemas de spins emaranhados.

- No bloco III, são apresentadas aplicações da física quântica, começando por estruturas artificiais, como pontos quânticos (também chamados átomos artificiais), poços e fios quânticos. Algumas das técnicas contemporâneas mais importantes para a construção e caracterização de objetos em regime quântico, como o microscópio de tunelamento e varredura (STM), são apresentadas.
Esse bloco também traz uma introdução aos chamados centros de vacância e nitrogênio (NV-Centers), em redes de diamante e suas aplicações como sensores quânticos, logo após uma seção sobre metrologia quântica.
Esse bloco é concluído com uma discussão sobre o processamento da
informação quântica e suas implementações com base no uso da ressonância magnética nuclear e em circuitos supercondutores contendo as chamadas junções Josephson - são estes que formam a base dos chips quânticos da IBM, da Google e da canadense D-Wave. A seção é encerrada com uma breve discussão sobre a chamada computação quântica adiabática.
Ao final de cada bloco, são apresentados problemas, todos com solução detalhada no Apêndice A.
Finalmente, um importante diferencial deste texto são os Ensaios sobre
a Física no Brasil e no Mundo a partir do Século 19, escritos por Cássio Leite Vieira, jornalista e doutor em história da ciência. Nesses ensaios, o leitor encontrará informações históricas do desenvolvimento da física no mundo e no Brasil. Acredito que essa seja uma boa forma de difundir cultura científica, ao mesmo tempo em que o estudante aprende os aspectos técnicos da matéria.Boa leitura!
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