Resumo: Nessa tese tratamos o seguinte problema: por um lado, contextualidade revela, de maneira essencial, não-classicalidade na teoria quântica; por outro, nossa experiência cotidiana é bem descrita por modelos clássicos, não-contextuais. Como explicar, via teoria quântica, nossa experiência cotidiana não-contextual? Existe algum limite clássico da teoria responsável pelo desaparecimento de contextualidade quântica? Em busca de respostas para as perguntas acima, nós inicialmente analisamos um cenário em que observadores sequenciais tentam violar desigualdades de não-contextualidade do N-ciclo ímpar, através da melhor realização quântica. Nesta situação, testemunhar contextualidade rapidamente se torna impossível. Esse cenário sequencial pode ser relacionado a um ambiente contendo diversos subsistemas que interagem com o sistema central - de maneira similar àquela de modelos colisionais. Nessa interpretação, não-contextualidade emerge através da interação com um ambiente especial. Essa análise sugere uma investiga'cão focada em darwinismo quântico como o limite clássico capaz de levar a emergência de não-contextualidade de maneira mais genérica. De fato, pode-se argumentar que darwinismo quântico é responsável pela emergência de objetividade, como vivenciamos no nosso mundo cotidiano (aparentemente clàssico). O cenário sequencial descrito acima é bastante particular, portanto não pode ser considerado uma boa aproximação de processo típicos de darwinismo. Em busca de uma descrição mais geral, usamos a abordagem de Brandão, Piani & Horodecki para processos de darwinismo quãntico e, utilizando a noção de contextualidade devida a Spekkens, conseguimos mostrar que processos de darwinismo suficientemente bem-sucedidos levam à emergencia de não-contextualidade - e nós mostramos isso sem ser necessário discutir aspectos particulares da interação sistema-ambiente. Deste modo, alcançamosnosso primeiro objetivo. Existe, entretanto, uma clara assimetria entre os ingredientes principais utilizados nessa tese, isto é, darwinismo quântico e contextualidade: o último é melhor entendido sem a necessidade de assumir teoria quântica, enquanto que o primeiro é inerentemente ligado ao formalismo quântico. O segundo problema principal a que nos dedicamos surge: como descrever processos de darwinismo em termos mais gerais? O que aprendemos se assim o fizermos? Com este novo objetivo, descrevemos uma forma idealizada de darwinismo - levada a cabo por interações 'fan-out' adaptadas da CNOT - ao formalismo de teorias de probabilidades generalizadas (GPTs). Nessa linguagem, que não se baseia no formalismo quântico, pode-se ir além de contemplar a existência de processos de darwinismo, sendo possível discutir quais princípios são necessários ou suficientes para permitir a existência desses processos. Além disso, descrevemos darwinismo em uma teoria não-quântica em particular, isto é, o modelo-brinquedo de Spekkens. Esse modelo tem impactos cruciais em pesquisas de fundamentos de física, e ao demonstrar existência de darwinismo neste modelo mostramos que esse tipo de emergência de classicalidade não é particular da teoria quântica. Além disso, este exemplo mostra que as condições suficientes que encontramos não são necessárias. Finalmente,essa busca por Darwinismo em GPTs, no contexto desta tese, também aponta para uma perspectiva clara, que esperamos ser analisada no futuro: o estudo de emergência de não-contextualidade em GPTs Ver menos

Abstract: In this thesis we tackle the following problem: on the one hand, quantum contextuality reveals a crucial form of nonclassicality in quantum theory; on the other hand, our everyday experience is well-described by classical, non- contextual, descriptions. How can quantum theory explain our noncontextual everyday experience? Is there some classical limit able to make quantum con- textuality disappear? In pursue of an answer to such questions, we first analyze a scenario in which a sequence of observers tries to violate some odd N-cycle noncontex- tuality inequalities, using the best known quantum realization. Under this setting, witnessing contextuality rapidly becomes impossible. This sequential setup can be related to that of an environment made of several subsystems, which interacts with the central system in a collisional-model-like manner. In this interpretation, noncontextuality emerges in a very special environment. Such an analysis suggests an investigation focused on quantum Darwinism as a classical limit capable of making noncontextuality emerge. Quantum Dar- winism, indeed, is arguably responsible for the emergence of objectivity, as we experience in our (apparently classical) world. The sequential scenario described above is arguably special, therefore it cannot be considered as a good approximation of typical Darwinist settings. Seeking for a more general description, we use the approach of Brandão, Pi- ani & Horodecki to quantum Darwinism and, taking Spekkens notion of contextuality, we are able to prove that sufficiently successful Darwinism processes indeed lead to the emergence of noncontextuality - and we show this without having to discuss particular aspects of the system-environment interaction [5]. We thus reach our first goal. There is, nonetheless, a patent asymmetry among the main ingredients of this thesis, quantum Darwinism and contextuality: the latter is better under- stood without having to talk about quantum theory, while the former is in- herently linked to the quantum formalism. The second main problem we deal with in this thesis arises: can we put Darwinism into more general terms? ii What can we learn from this? With this new goal, we describe one idealized form of Darwinism - driven by CNOT-like fan-out interactions- to the framework of generalized proba- bilistic theories (GPTs). Within a language that does not lean on the quantum formalism, we can go beyond contemplating that quantum Darwinism pro- cesses exist, being able to discuss which principles are necessary or sufficient to enable such processes in the first place. Additionally, we describe Darwin- ism in one particular non-quantum theory, namely, Spekkens' toy model. This model has had crucial impacts on the foundations of physics, and carry- ing a Darwinist process shows that such a path to the emergence of a classical world is not particular to quantum theory. Moreover, it shows that the suffi- cient conditions we find for Darwinism are not tight. Finally, this endeavour of generalizing Darwinism to GPTs, in the context of this thesis, also points to a clear perspective, which will hopefully be studied in the future: to analyze the emergence of noncontextuality within GPTs Ver menos