Processos Paramétricos em eletrodinâmica quântica de cavidades.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Villas-Bôas, Celso Jorge
Data de Publicação: 2004
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4958
Resumo: In this thesis we study the interaction between an atom and a cavity mode submitted to linear and parametric amplifications. The evolution operator of the system was derived through the technique of time-dependent invariants of Lewis and Riesenfeld. We show how to prepare several squeezed states of the cavity field and, particularly, the truly mesoscopic "Schrödinger cat"-like state. When submitting such a mesoscopic superposition to the action of a likewise squeezed reservoir, we demonstrate that under specific conditions the decoherence time of the state is about the relaxation time of the cavity field. Next, the amplification process was engineered through the interaction of a single driven three-level atom with two cavity modes. Depending on the configuration of the atomic levels we obtain the parametric up- or down-conversion process between the cavity modes. With these processes we show how to generate one-mode mesoscopic squeezed superpositions (such as squeezed "Schrödinger cat"-like states), two-mode squeezed vacuum states (such as the original Eisntein-Podolsky-Rosen state (EPR)), and two-mode entanglements (such as the even and odd EPR states). The degree of squeezing achieved is up to 95% with currently feasible experimental parameters in cavity quantum electrodynamics. For the atom-field interaction time required in our technique, related to the high coupling parameter, the dissipative mechanism becomes practically negligible.
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When submitting such a mesoscopic superposition to the action of a likewise squeezed reservoir, we demonstrate that under specific conditions the decoherence time of the state is about the relaxation time of the cavity field. Next, the amplification process was engineered through the interaction of a single driven three-level atom with two cavity modes. Depending on the configuration of the atomic levels we obtain the parametric up- or down-conversion process between the cavity modes. With these processes we show how to generate one-mode mesoscopic squeezed superpositions (such as squeezed "Schrödinger cat"-like states), two-mode squeezed vacuum states (such as the original Eisntein-Podolsky-Rosen state (EPR)), and two-mode entanglements (such as the even and odd EPR states). The degree of squeezing achieved is up to 95% with currently feasible experimental parameters in cavity quantum electrodynamics. For the atom-field interaction time required in our technique, related to the high coupling parameter, the dissipative mechanism becomes practically negligible.Estudamos nesta tese o processo de interação de um átomo com um modo de uma cavidade submetido aos processos de amplificação linear e paramétrica. Para a obtenção do operador de evolução do sistema utilizamos a técnica dos invariantes dependentes do tempo de Lewis e Riesenfeld. Mostramos como preparar diferentes estados comprimidos do campo de radiação, em particular o estado do tipo gato de Schrödinger genuinamente mesoscópico. Verificamos que, quando submetido à ação de um reservatório ideal e apropriadamente comprimido, este estado de superposição apresenta um tempo de decoerência da ordem do tempo de relaxação da cavidade. No intuito de eliminar o processo de amplificação paramétrica externo, procuramos implementá-lo através da própria interação do átomo com o campo de radiação. Para isso utilizamos um átomo de três níveis submetido à ação de um campo clássico que, interagindo com dois modos da cavidade, promove, a depender da configuração dos níveis eletrônicos, os processos de conversão paramétrica descendente e ascendente de freqüências. Com a implementação destes processos mostramos como preparar estados de susperposição comprimidos (como estados do tipo gato de Schrödinger ), estados de vácuo de dois modos comprimidos (como o estado original de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)), e emaranhamentos de dois modos (como os estados par e ímpar de EPR). Ressaltamos que a geração destes estados é empreendida sem a necessidade da utilização de zonas de Ramsey e amplificação paramétrica externa. Considerando parâmetros experimentais típicos em eletrodinâmica quântica de cavidades obtemos estados com grau de compressão superior a 95% com a passagem de apenas um átomo pela cavidade. O forte parâmetro de acoplamento paramétrico obtido permite que o tempo de interação átomo-campo seja suficientemente pequeno para que os mecanismos de dissipação possam ser praticamente ignorados.Universidade Federal de Minas Geraisapplication/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarBRFísica quânticaEletrodinâmica quântica de cavidadesInteração átomo-campoEngenharia de estados quânticosCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA; MECANICA E CAMPOSProcessos Paramétricos em eletrodinâmica quântica de cavidades.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis-1-140d46c9a-02dd-492d-834b-d0f358f97dc8info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTeseCJVB.pdfapplication/pdf878660https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/4958/1/TeseCJVB.pdf972a61a94d88b2e24ea24710d6c3fe56MD51THUMBNAILTeseCJVB.pdf.jpgTeseCJVB.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8149https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/4958/2/TeseCJVB.pdf.jpg3354dae7f000ef258f24f1e50fa2dd30MD52ufscar/49582023-09-18 18:31:43.276oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4958Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:43Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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