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[pt] ASPECTOS QUÂNTICOS DE OSCILADORES HARMÔNICOS: INVESTIGANDO OS LIMITES DA MECÂNICA QUÂNTICA / [en] QUANTUM FEATURES OF HARMONIC OSCILLATORS: INVESTIGATING THE LIMITS OF QUANTUM MECHANICSLUCA ABRAHAO PAIVA 14 November 2024 (has links)
[pt] A Mecânica Quântica é uma das teorias mais bem sucedidas de todos
os tempos. Não apenas tem um grande poder preditivo, como também
mudou completamente a maneira como entendemos a física. No entanto, a
Mecânica Quântica não prevê o próprio alcance, e, em princípio, a descrição
probabilística deveria ser válida em nosso mundo macroscópico. Mas isso não
acontece. Um ponto central do porquê a descrição quântica é substituída
pela Mecânica Clássica, é a descoerência. A interação dos muitos graus de
liberdade de um ambiente macroscópico faz com que seja extremamente
difícil medirmos as propriadades quânticas de um sistema. Nesse contexto,
exploramos como ainda podemos detectar efeitos não-clássicos de osciladores
harmônicos em um regime intermediário, através da optomecânica. Neste
trabalho apresentamos fundamentos do formalismo da optomecânica, tanto
a dinâmica unitária, quanto para sistemas quânticos abertos. Depois,
discutimos dois sistemas optomecânicos distintos, ressaltando como podemos
investigar a presença de características quânticas. Além disso, discutiremos
outras abordagens para identifcar características quânticas de osciladores
harmônicos em situações cada vez mais próximas ao regime macroscópico. / [en] Quantum Mechanics is one of the most successful theories of all time. It
not only has a great predictive power, but also has completely changed the
way physics is understood. However, Quantum Mechanics does not predict its
own range of validity, and, in principle, the probabilistic description should
be valid in our macroscopic world. But it does not happen. In the core of the
explanation of why the description from Quantum Mechanics is substituted
by Classical Mechanics lies decoherence. The interaction of the many unseen
degrees of freedom from a macroscopic environment with a quantum system
makes it extremely hard to measure its quantum properties. In this context,
we explore how one can still detect non-classicality of oscillators in a
intermediate regime, whether in a mesoscopic scale or a oscillator with
a macroscopic number of excitations, via an optomechanical description. In
this work, we present the basics of the formalism of optomechanics, both
in the unitary dynamics and in an open quantum system approach. We
then discuss two different optomechanical systems, highlighting how we can
perceive its quantum features. At last, we discuss other possible schemes to
identify the quantum nature of harmonic oscillators in situations of increasing
macroscopic nature.
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