Transformações de estados e medições sequenciais: uma proposta experimental

• Autor(a) principal: Roberto Dobal Baldijão
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/57677
• topic: Óptica quântica; Teoria quântica; Medições sequenciais; Modulador espacial de luz; Óptica quântica; Teoria quântica

Realizar transformações em estados quânticos é importante e necessário para implementar protocolos de computação quântica, simulações e estudos experimentais de fundamentos de teoria quântica. De porte de um arranjo capaz de fazê-lo, pode ser possível realizar medições sequenciais, que por sua vez abrem outras possibilidades para aplicações e estudos fundamentais, como contextualidade. A implementação experimental de transformações é extremamente dependente de qual grau de liberdade é utilizado para codificar os estados do espaço de Hilbert de interesse. Para qudits fotônicos, têm sido utilizados, entre outros, graus de liberdade espaciais como caminho ou estados de fenda. Para o primeiro caso, as operações podem ser realizadas por interferômetros, sendo possível realizar qualquer operação unitária, em princípio. Apesar disso, esse método não é automatizado; para modificar a operação realizada, pode ser necessário alterar substancialmente o interferômetro. Para o caso de estados de fenda, o uso de moduladores espaciais de luz controlados por computador atribui automatização ao processo de transformação de estados. Entretanto, têm sido um desafio atuar operadores descritos por matrizes com elementos não nulos fora da diagonal. A questão a que esse trabalho se dedica, então, é a de implementar mapas deste tipo em estados fotônicos espaciais de forma automatizada. Apresentamos uma proposta experimental que mostra-se capaz de realizar essas transformações de estado utilizando um modulador espacial de luz e interferômetros em estados codificados em feixes gaussianos atenuados. Apesar do uso de interferômetros, a transformação implementada é completamente definida pela máscara de fase utilizada no modulador, o que garante que todo o controle das operações seja automatizado. Estudamos os limites em que essa proposta permite implementar projeções, permutações e descrevemos os elementos de POVM. Além disso, são estudados teoricamente alguns limites e possibilidades da proposta, além de discutidas condições importantes de serem garantidas em laboratório para a correta implementação. Apresentamos e discutimos alguns resultados experimentais preliminares com laser intenso, que mostram um bom acordo qualitativo com o esperado.