Geração de estados quânticos de polarização da luz por sistemas atômicos multiníveis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Thomas, Rodrigo Adriano
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=75485
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Luciano Soares da Cruz
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spelling Geração de estados quânticos de polarização da luz por sistemas atômicos multiníveisCOMPUTAÇÃO QUÂNTICAPOLARIZAÇÃO DA LUZSISTEMAS ATÔMICOS MULTINÍVEISPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Luciano Soares da CruzDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014.A preparação de campos ópticos com propriedades estritamente quânticas é um requisito essencial de protocolos de Informação e Computação Quântica. Dentre as possíveis realizações experimentais, o uso de sistemas atômicos como meio não-linear e variáveis contínuas da luz como transmissor tem recebido atenção na comunidade científica devido as inúmeras manifestações de efeitos quânticos que podem ser obtidos da interação entre luz e átomos. Mostramos aqui, no caso de um sistema atômico opticamente fino de dois níveis com degenerescência Zeeman interagindo com um campo clássico, a geração de estados exibindo compressão de ruído e emaranhamento nos graus de liberdade de polarização. Partindo da equação de Langevin para a interação com um reservatório Markoviano e da interação intra-sistema do tipo dipolo elétrico, resolvemos a evolução temporal do operador densidade e calculamos o espectro de potência para as variáveis de polarização, mostrando a viabilidade deste sistema para geração de luz com as características não-clássicas citadas acima. Evidenciamos que o surgimento destas características depende fortemente da relação entre o momento angular total do nível excitado e fundamental; em especial, para o caso da transição F = 0 para F = 1, há aproximadamente 5:5% de compressão de ruído em cada polarização e uma violação de 1:3% no critério de emaranhamento de Duan-Giedke-Cirac-Zoller (DGCZ). Na parte experimental, apresentamos a caracterização de um laser Titânio-Safira, do sistema de detecção e a montagem experimental de um esquema para geração destes estados de luz no laboratório.The preparation of optical fields with strictly quantum properties is an essential requirement for several Quantum Computation and Quantum Information protocols. Among the tangible experimental realizations, the use of atomic ensembles as non-linear media and continuous variables of light as transmitter has received atention in the scientific community due to many quantum phenomena that can be reached with this matter-light interaction. We show here, in the case of an optically thin two level atomic ensemble (including its complete Zeeman degeneracy) interacting with a classical field, the generation of states exhibiting squeezing and entanglement in the polarization degree of freedom. Starting from the Langevin equation for a Markovian thermal reservoir and electric dipole interaction between the atoms and the driving radiation, we solved the Liouville-von Neumann equation for the density operator in the Liouville space and calculated the power spectra to the polarization variables, showing the system¿s feasibility to generate light with the nonclassical properties mentioned above. As our main result, we point out that these characteristics strongly depend on the ground and excited total angular momentum relation; in particular, working on a F = 0 to F = 1 transition, there is 5:5% of squeezing in each polarization state and 1:3% violation of the DGCZ (Duan-Giedke-Cirac-Zoller) entanglement criterion. In the experimental section, we present the characterization of a Ti:Sapphire laser, of the detection scheme and the apparatus employed for a future experimental generation of these light states.Cruz, Luciano Soares daSilva, Fernando Luis Semião daNussenzveig, Paulo AlbertoThomas, Rodrigo Adriano2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf132 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=75485http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=75485&midiaext=69165http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=75485&midiaext=69164Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=75485porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2016-03-30T13:53:18Zoai:BDTD:75485Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2016-03-30T13:53:18Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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