Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Geração de estados quânticos de polarização da luz por sistemas atômicos multiníveis
RODRIGO ADRIANO THOMAS
DISSERTAÇÃO
07/03/2014

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.

Computação Quântica; Equação de Langevin; Markoviano
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.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

FÍSICA
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Banca Examinadora

LUCIANO SOARES DA CRUZ
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
FERNANDO LUIS DA SILVA SEMIAO Docente - PERMANENTE
PAULO ALBERTO NUSSENZVEIG Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 12
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 12

Vínculo

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Não