Momentum de um átomo absorvendo luz em um gás e uso de memória quântica para gerar fótons com modos espaciais controlados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: João Guilherme Lara Condé
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/63989
Resumo: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
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A formulação de Abraham prevê que o momentum da onda deve ser (1/n)E/c, em que E é a sua energia, c a velocidade da luz no vácuo e n o índice de refração do meio. Já a formulação de Minkowski prevê um momentum igual a nE/c. Aqui avaliamos o momentum recebido por um átomo por uma onda eletromagnética em um meio dielétrico linear não-magnético, não-dispersivo e com índice de refração próximo de 1. Tratamos o átomo classicamente como um oscilador harmônico. Tratamos o meio microscopicamente como uma coleção de dipolos elétricos que geram uma segunda onda eletromagnética que se superpõe com a onda incidente. Mostramos que a superposição dessas ondas transfere para o átomo um momentum proporcional ao índice de refração, mas menor que o momento de Minkowski. No segundo trabalho exploramos a interação entre luz e átomos frios, e como ela pode ser usada para armazenar informação quântica e manipular estados quânticos. Estados quânticos codificados em luz são amplamente utilizados em aplicações de computação e telecomunicação quântica por sua velocidade rápida de transmissão em meios transparentes, apresentar pouco ruído e alta coerência. Um grau de liberdade útil para essa tarefa é o modo espacial. Luz, por outro lado, é difícil de se armazenar por grandes períodos de tempo, o que levou ao desenvolvimento de protocolos de transferência de informação da luz para átomos frios para possibilitar o armazenamento. Entre esses protocolos, destacamos o esquema DLCZ para memórias quânticas. Utilizando os recursos tratados, propomos um protocolo original que permite criar qudits codificados em modos Hermite-Gaussianos ou Laguerre-Gaussianos de fótons únicos a partir de feixes clássicos interagindo com memórias quânticas. Mostramos como a informação clássica codificada em modos espaciais de um campo eletromagnético clássico pode ser transformada em informação quântica. Fazemos o tratamento teórico quântico que demonstra quantitativamente a validade do nosso protocolo. Mostramos as condições necessárias e o regime em que um fóton pode ser produzido com o mesmo modo espacial de um feixe clássico com certa Ądelidade. Também propomos uma maneira de simular o emaranhamento produzido pelo decaimento espontâneo e a emissão e detecção de um fóton por um de dois átomos inicialmente excitados com esse esquema.porUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFMGBrasilICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICAÓptica quânticaInformação quânticaEletromagnetismoÁtomosÓptica quânticaInformação quânticaEletromagnetismoÁtomosMomentum de um átomo absorvendo luz em um gás e uso de memória quântica para gerar fótons com modos espaciais controladosRecoil momentum of an atom absorbing light and quantum memories used to generate photons with controlled spacial modesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTese_João_Condé__versão_revisada___1_ (1).pdfTese_João_Condé__versão_revisada___1_ (1).pdfapplication/pdf19188272https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/63989/3/Tese_Jo%c3%a3o_Cond%c3%a9__vers%c3%a3o_revisada___1_%20%281%29.pdf84ecc784214871443f884ab16868aa3bMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/63989/4/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD541843/639892024-02-15 15:39:14.306oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2024-02-15T18:39:14Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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