Orientador: Jose Antonio Roversi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:41:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Missori_RicardoJose_M.pdf: 1952848 bytes, checksum: faf469ebb3022315458ed4dccd2d91db (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo:Nesta dissertação apresentamos um procedimento matemático que permite obter expressões analíticas para a inversão atômica e função de Wigner no contexto do modelo de Jaynes-Cummings com campo externo quântico, considerando quaisquer campos na cavidade e externo. Essas soluções são expressas na forma integral, com os integrandos apresentando um termo comum que descreve o produto das distribuições de quasi-probabilidade de Glauber-Sudarshan para cada campo, além de um kernel responsável pelo emaranhamento. Considerando dois estados iniciais específicos para o sistema composto, o formalismo é então aplicado para o cálculo da inversão atômica e da função de Wigner, onde, em particular, mostramos como a dessintonia e a amplitude do campo externo modificam o emaranhamento. Além disso, também obtemos as distribuições de probabilidades maginais corretas, as quais decorrem do processo de integração sobre a função de Wigner em uma das variáveis do espaço de fase / Abstract:In this thesis we present a mathematical procedure which leads us to obtain analytical solutions for the atomic inversion and Wigner function in the framework of the driven Jaynes-Cummings model, for any kinds of cavity and driving elds. Such solutions are expressed in the integral form, with their integrands having a commom term that describes the product of the Glauber-Sudarshan quasiprobability distribution functions for each eld, and a kernel responsible for the entanglement. Considering two specic initial states of the tripartite system, the formalism is then applied to calculate the atomic inversion and Wigner function where, in particular, we show how the detuning and amplitude of the driving eld modify the entanglement. In addition, we also obtain the correct quantum-mechanical marginal distributions in phase space / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Amir Ordacgi Caldeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:05:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CastroNeto_AntonioHeliode_M.pdf: 1131694 bytes, checksum: 27021aecb9d7971eb6fdd284ef955198 (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Calculou-se o operador densidade reduzido na representação de estados coerentes para um modo eletromagnético no interior de uma cavidade com o uso do formalismo de integração funcional. A cavidade foi considerada como um reservatório de excitações e foi tratada na aproximação sem memória, também conhecida como Markoffiana. Mostrou-se que essa aproximação é muito boa mesmo para temperaturas extremamente baixas se usarmos uma função espectral para o reservatório que seja linear nas freqüências de vibração de seus modos. Aplicou-se o resultado no cálculo de valores médios e no estudo da influência da dissipação sobre os processos de interferência quânticos / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Jose Antonio Roversi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-18T10:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndradeNeto_ManuelAlmeida_M.pdf: 3321243 bytes, checksum: 9c7b1300ccd937ad3a3ccfec36312ec2 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: No presente trabalho é feito um estudo do fenômeno do colapso e reativação para átomos de três e quatro níveis. Foi utilizando para esta finalidade, a expansão do modelo tipo Jaynes-Cummings, que consiste da matematização da interação do campo de radiação com um átomo de dois níveis no interior de uma cavidade fechada, na aproximação de ondas rotantes a um modo. Colapso e reativação é um fenômeno puramente quântico; sem análogo clássico, descrito portanto, por um Hamiltoniano de Interação puramente quântico. São estudados efeitos causados na estrutura do colapso e reativação focalizando parâmetros definidos do sistema para quatro tipos distintos preparação inicial do sistema ( distribuição de estados coerentes, distribuição de estados binomiais, distribuição de estados termocoerentes e distribuição de estados comprimidos ). Os resultados obtidos mostram efeitos que vão desde a inibição total do fenômeno do colapso e reativação ( poucos fótons intracavidade ) até a manutenção prolongada à dezenas ou mesmo centenas de tempos de Rabi, conforme os parâmetros característicos, Nmax e n¯, são aumentados / Abstract: In this work we present a study of the collapse and revival phenomenon for atoms of three- and four-energy levels. For this, we use an expansion of Jaynes-Cummings model, wich consists in a mathematical treatment of the interaction between the radiation field and a two-level atom inside a closed cavity, in the Rotating Wave Approximation (RWA). Collapse and revival is a purely quantum phenomenon, with no classical analogue and therefore described by a purely quantum interaction Hamiltonian. We study the changes in the collapse and revival structure as function of the parameters of the system. We use, in this study, four distinct preparation of the initial state system: Coherent States distribution, Binomial States distribution, Thermocoherent States distribution and Squeezed States distribution. It is observed that the phenomenon of collapse and revival has strong dependence on the number of levels the atom has. It is also observed that the colapse and revival phenomenon is very sensitive to the initial number of the photons present in the system, Nmax, to the coupling constants, gi, as well the detunings / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Fernando Cerdeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-18T15:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_PedroAugustoMatos_D.pdf: 4129826 bytes, checksum: ac5a7f3ea6dd95e4f87828d37b0ee653 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Nós utilizamos eletrorreflectância e fotorreflectância para estudar as transições tipo E0 e tipo El em heteroestruturas tensionadas de Ge/Si com parâmetros estruturais ( espessura das camadas, perfil de tensões e número de camadas de cada material) num amplo intervalo. Nossos resultados mostram que, apesar dos materiais que constituem as heteroestruturas ( Ge, Si ou GexSil-x ) terem o mínimo absoluto da banda de condução distante do centro da zona de Brillouin, as transições tipo E0 podem ser entendidas utilizando uma formulação simples da aproximação da função envelope. Esta interpretação nos permitiu determinar experimentalmente o parâmetro de descasamento de bandas em amostras de Ge/Ge0.7Si0.3. As transições tipo El são bem mais complexas. Em amostras com períodos d ~ 140Å elas estão deslocadas para altas energias, em relação àquelas do material bulk, sugerindo que os estados eletrônicos responsáveis por estas transições sofrem efeitos de confinamento quântico. Em amostras com períodos 15Å £ d £ 45Å as transições tipo El formam um multipleto que, à medida que o período aumenta, pode ser entendido em termos de transições El tipo Ge e tipo Si. Em "poços quânticos" de Ge o número de estrturas tipo El presentes nos espectros aumenta com o número de camadas (poços) de Ge. Nossos resultados sugerem que, apesar das transições tipo El envolverem estados eletrônicos em uma grande região da zona de Brillouin, elas podem ser entendidas qualitativamente considerando a superrede como um "material bulk" perturbado por um potencial periódico / Abstract: We have used eletroreflectance and photoreflectance to study the E0 and E1 electronic transitions in Ge/Si strained layer heterostructures with a broad range of structural parameters (layers thicknesses, profile of strains and number of layers). Our results show that, although the constituent materials (Ge, Si or GexSi1-x) of the heterostructures have the absolute minimum of the conduction band far from the Brillouin zone center, the E0 transitions can be accounted for by a simple envelope function model. Within this interpretation we have determined the discontinuity of the average valence band for Ge/Ge0.7Si0.3 samples. The E1 transition are much more complex. For samples with periods d ~ 140Å these transitions are shifted to higher energies, compared to those of the bulk material, suggesting that the electronic states responsible for the E1 transitions are affected by quantum confinement effects. For samples with periods 15Å £ d £ 45Å the E 1 transitions make up a multiplet that, as the period increases,- can be understood in terms of Ge-like and Si-like E1 transitions. For Ge "quantum wells" the number of E1-1ike structures in the experimental spectra increases with the number of Ge layers ( wells ). Our results suggest that, although the electronic states related to the E1 transitions spread in a large region of the Brillouin zone, these transitions can also be understood qualitatively if we consider the superlattice as a "bulk material" perturbed by a period potential / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Antonio Vidiella Barranco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T17:34:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manoel_DanieladeAndrade_M.pdf: 1728331 bytes, checksum: af2d7c544557fc9e94b0451246f66901 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Estudos da fase do campo eltromagnético quantizado, em geral, são voltados à procura de um operador para a fase. Apesar de não haver um consenso sobre esses operadores, estados com fase bem definida existem sem maiores problemas e, neste trabalho, mostramos que se pode estudar a fase do campo utilizando estes estados. Após uma breve introdução a alguns dos formalismos que tentam construir o operador de fase, voltamos nosso interesse para um estado em especial que é o Estado de Fase Coerente. Apresentamos algumas propriedades dos estados de fase e analisamos a relação entre as dispresões da fase e número de fótons com estes estados. Em seguida, estudamos as "distribuições de fase"obtidas da integração radial da função de quasi-probabilidade generalizada parametrizada em s e as comparamos com a distribuição de fase de Pegg-Barnett, que é considerada a mais apropriada. Notamos que para certos valores dos parâmetros envolvidos, ocorre uma coincidência quase que completa entre as duas distribuições, no caso do estado coerente e do altamente não-clássico estado "gato de Schrödinger" / Abstract: Studies on the phase of the quantized electromagnetic field are in general aimed at seeking a proper phase operator. Even though there is no consensus on these operators, states with a well-defined phase do exist, and in our work we show that the field phase can be studied by using these states. After a brief introduction to some of the formalisms that try to build the phase operator, we focus on the Coherent Phase States. We present some of their phase proprieties and analyse the product of variances of phase and photon number using those states. We then study the "phase distributions" obtained from the radial integration of the generalized parameterized quasiprobability function and compare them with the Pegg-Barnett phase distribution, which is considered the most appropriate one. We find that for certain values of the parameters involved, there is an almost complete agreement between both distributions, in the case of a coherent state as well as for the highly nonclassical "Schrödinger cat state" / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Kyoko Furuya / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-22T10:16:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_AlessandroPauloServiode_M.pdf: 1359297 bytes, checksum: 844361746ac963d431793d31c6bb0c54 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Em estudos do modelo de Jaynes-Cummings, a chamada Aproximação de Onda Girante, que consiste em desprezar os termos antiressonantes da Hamiltoniana de interação, é em geral assumida desde o início, devido ( entre outras coisas ) à extrema simplificação resultante no tratamento do problema. Neste trabalho, estudamos em detalhes a influência dos termos contra-girantes no modelo. Primeiramente, investigamos as diferenças na dinâmica do sistema devido a estes termos, em particular nos fenômenos de colapso e "revival" , bem conhecidos da óptica quântica. Comparamos os resultados fornecidos pela teoria de perturbações com aqueles obtidos por cálculo numérico, e analizamos exatamente em que condições os termos contra-girantes podem ser desprezados. Além disso, estudamos as propriedades de simetria do modelo, e descobrimos que uma nova simetria aparece no limite de acoplamento forte entre o átomo e o campo, o que dá origem a uma degenerescência dos níveis de energia do sistema neste limite / Abstract: In studies concerned with the Jaynes-Cumrnings model, the so-called Rotating - Wave Approximation, which consists in neglecting the counter-rotating terms in the interaction Hamiltonian, is in general adopted since the very begining, due to ( among other things ) the extreme simplification which results. In our work, we study in detail the effects of the counter-rotating terms on the model. First, we investigate the differences in the system's dynamics due to these terms, in particular in connection to the phenomena of collapse and revival, well-known in quantum optics. We compare the results we get using perturbation theory with those obtained by direct numerical computation, and we analyse under which conditions the counter-rotating terms can be neglected. We also studied the model's symmetry properties, by using group-theoretical methods, and we found that a new symmetry appears in the strong coupling limit, which gives rise to an energy-level degeneracy in this lirnit / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Marcus A. M. de Aguiar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-22T18:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 XavierJunior_AdemirLuiz_D.pdf: 2538387 bytes, checksum: 114bf4d50a35e6f3b62077d76e37dc18 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho desenvolvemos e aplicamos uma aproximação semiclássica para o propagador em estados coerentes K (z",z',t)=(z"exp(-iHt/h)z' ), onde H é o operador hamiltoniano do sistema e z) representam estados coerentes gerados pelo oscilador harmônico. A aproximação semiclássica de K (z",z',t) faz uso de uma aproximação de fase estacionária na qual trajetórias estacionárias existem em um espaço de fases extendido (complexo). Disso resulta uma dinâmica complexa que é estudada para hamiltonianos gerais quadráticos unidimensionais, o sistema da partícula em uma caixa e um exemplo de sistema não linear, o oscilador quártico. Comparando-se com o cálculo quântico exato, a precisão da aproxiamação semiclássica é confirmada para cada um desses casos. Finalmente o processo de espalhamento por uma barreira quadrada é tratado com sucesso, uma situação para a qual nenhuma aproximação semiclássica, fazendo uso exclusivamente de trajetórias clássicas (reais), existe para o regime de energia abaixo do potencial da barreira. Uma extensão do conceito de tempo de travessia clássico é feito para o espaço complexo, que possibilita calcular tempos de travessia para a partícula quântica representada por um pacote de ondas de estados coerentes com energia inicial abaixo do máximo de potencial da barreira. Propomos tal tempo de travessia quântico como um candidato ao tempo de tunelamento de estados coerentes no espaço de fases / Abstract: In this work we develop and apply a semiclassical approximation to the coherent-state propagator K(z",z',t) = (z"iHt/h)z'), where H is the Hamilton operator for the suystem and z) represents the coherent states of the harmonic oscilator. The semiclassical K(z",z',t) makes use of a stationary phase approxiamtion in which stationary trajectories inhabit is studied for general quadratic 1-d Hamiltonians, the particle-in-a-box and an example of non-linear system, the quartic oscillator. By comparing with a full quantum calculation, the accuracy of the semiclassical approximation is confirmed for each one of these cases. Finally the process of scattering through a potential square barrier is successfully treated, a situation for whick no ordinary semiclassical method based entirely upon classical (real) trajectories cam account for in the ünderbarrier"energy regime. An extension of the classical traversal time concept to the complex space enable us to calculate the traversal time for the quantum particle represented by a coherent state wave packet whose initial average energy is below the barrier top. We propose such quantum traversal time as a sensible candidate for the coherent-state tunneling time in phase-space / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Kyoko Furuya / Dissertação (mestrado) . Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-23T03:27:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jonathan_Daniel_M.pdf: 2781617 bytes, checksum: 98b3319fc29a9a84771f6fc64f3bae1a (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Investigamos a possibilidade e algumas consequências dinâmicas de se preparar um sistema radiação-matéria ( um átomo de Rydberg de dois níveis e um modo do campo eletromagnético quantizado ) em um estado quântico correlacionado ( emaranhado ) antes de permitir que estes dois sistemas interajam diretamente através da interação de Jaynes-Cummings. Esta 'pré-correlação' é realizada manipulando os subsistemas de interesse com o auxílio de outros átomos e campos, em montagens utilizando as técnicas experimentais atuais de eletrodinâmica quântica de cavidades. Usando estes esquemas, somos capazes de gerar uma classe de estados emaranhados do sistema átomo-campo que jamais se descorrelacionam sob a ação da interação Jaynes-Cummings ressonante -e que portanto não podem ser gerados diretamente a partir das condições iniciais fatoráveis usuais. Introduzindo um conjunto apropriado de coordenadas com base nos autoestados 'vestidos', investigamos a evolução dinâmica da inversão de população atômica a partir destas condições iniciais correlacionadas. Verificamos a ocorrência de ressurgimentos e colapsos suprimidos ( 'trapping' de população ),os quais são explicados pelo uso de uma aproximação de fase estacionária. A expressão aproximada permite compreender o 'trapping' como uma manifestação do 'caráter vestido' médio de cada componente do estado inicial. Esta interpretação explica um fenômeno semelhante que ocorre em uma classe bem-conhecida de estados iniciais fatoráveis / Abstract: We investigate the feasibility and dynamical consequences of preparing a radiation-matter system ( a two-level Rydberg atom and a quantized electromagnetic mode ) in a correlated ( entangled ) quantum state, before allowing these two subsystems to interact directly via the Jaynes-Cummings interaction. This 'pre-correlation' is achieved by manipulating the subsystems of interest using other atoms and fields in experimental setups using present-day cavity QED techniques. Using these schemes, we are able to generate a class of entangled atom-field states which are never decor-related by the resonant Jayncs-Cummings interaction, and thus cannot be directly generated from the usual factorized initial conditions. Introducing a suitable set of coordinates based on the 'dressed' eigenstates, we investigate the dynamical evolution of the atomic population inversion starting from these entangled initial conditions. We find the occurrence of suppressed collapses and revivals, or 'population trap- ping' , which are explained by the use of a stationary-phase approximation. The approximate expression allows us to understand the population trapping as a manifestation of the average 'dressedness' of each component of the initial state. This interpretation explains a similar trap-ping phenomenon previously known to happen in a well-known class of uncorrelated initial conditions / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Kyoko Furuya / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T01:06:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bonanca_MarcusViniciusSegantini_M.pdf: 3513440 bytes, checksum: c03ecbe7df162c60c984a5e8ccd11d36 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho, usando como sistema protótipo o chamado potencial NELSON de dois graus de liberdade, procuramos traços da dinâmica clássica no emaranhamento dos subsistemas do análogo quântico deste sistema. Através da escolha de uma superfície de energia com regime dinâmico misto, escolhemos condições iniciais regulares e caóticas no espaço de fase, nas quais centramos estados coerentes com larguras comparáveis às estruturas presentes nas superfícies de seções. Diagonalizando numericamente o Hamiltoniano, evoluímos os estados inicialmente separáveis e coerentes e determinamos o emaranhamento dos subsistemas por meio do cálculo do defeito de idempotência (ou entropia linear) de um dos subsistemas. Calculamos também a evolução das distribuições de Husimi e das populações e coerências do operador densidade reduzido. Concluímos, dos resultados obtidos, que, no regime escolhido, o emaranhamento é mais rápido e mais intenso (no sentido de envolver mais estados) para estados associados inicialmente às condições iniciais clássicas caóticas, do que para os associados às condições iniciais regulares. Entretanto, notamos que as vizinhanças da condição inicial também exercem um papel importante nessa rapidez e intensidade do emaranhamento / Abstract: In this work, using a system with two degrees of freedom called NELSON as a prothotype system, we search for signatures of the classical dynamics in the entanglement of the subsystems of the quantum analog of this system. By means of choosing an energy surface that presents a dynamical regime with regularity and chaos simultaneously, we choose chaotic and regular initial conditions in the fase space, and center coherent states on it with the width comparable with the structures present in the surface of section. Diagonalizing numerically the Hamiltonian, we have evolved in time the states initially separable and coherent and determined the entanglement of the subsystems by calculating a subsystem¿s idempotency defect (or linear entropy). We have also calcuted the time evolution of the Husimi distributions and the populations and coherences of the subsystem¿s reduced density matrix. We have concluded that, in the chosen regime, the entanglement is faster and more intense (in the sense that there are more states involved) for states initially associated with chaotic initial conditions than states associated with regular initial conditions. However, we have noticed that the region surrounding the initial condition plays an important role on how fast and intense the entanglement occurs / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Jose Antonio Roversi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-31T16:11:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_GiovanaTrevisan_M.pdf: 726866 bytes, checksum: c3fecbc4b9b30f0f1b424821a66f3727 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho, estudamos alguns aspectos dinâmicos de um sistema formado por duas cavidades acopladas interagindo com um átomo de dois níveis, baseando-nos no modelo Jaynes-Cummings para a interação átomo-campo e no trabalho de Hashem Zoubi et al. [3], sobre cavidades acopladas. Inicialmente apresentamos uma discussão sobre o limite de validade das transformações utilizadas por Hashem Zoubi et al. na diagonalização do Hamiltoniano das cavidades. Baseando-se nas conclusões deste estudo, foi proposto um Hamiltoniano aproximado para o sistema em consideração. Conseguimos uma transformação para os operadores de criação e aniquilação mais simples, que diagonaliza o Hamiltoniano do sistema e permite o cálculo dos autoestados que são utilizados no cálculo das propriedades dinâmicas do sistema átomo-cavidade acoplado a outra cavidade. Em conseqüência da simplicidade do tratamento dado, pudemos calcular o comportamento, em função do tempo, da inversão atômica, do número médio de fótons e da pureza do sistema. Pudemos também comparar os resultados com o que acontece no sistema átomo-campo de uma cavidade. Observamos o aparecimento do fenômeno de colapso e ressurgimento na inversão atômica, porém não no número médio de fótons, em situações para as quais este fenômeno não acontece no sistema átomo-campo de uma cavidade. Observamos também que o sistema átomo-campo de duas cavidades tende a um grau de mistura muito maior do que no caso de uma cavidade em situações semelhantes / Abstract: In this work, we study some dynamical aspects of a system composed by two coupled cavities interacting with a two-level atom, based in the Jaynes-Cummings model of the atom-field interaction and in the Hashem Zoubi et al.'s work [3] about coupled cavities. Initialy, we show a discussion about the validity of the transformation used by Hashem Zoubi et al. in the diagonalization of the Hamiltonian of the cavities. Using the conclusions of this study, we propose an approximated Hamiltonian for this system. We obtain a simpler transformation to the creation and annihilation operators that diagonalizes the Hamiltonian of the system and allows us to calculate the eigenstates used in the calculation of the dynamical properties of the atom-field system with two cavities. Due to the simplicity of this method, we could calculate the behavior as a function of the time of the atomic inversion, the mean number of photons and the purity of the system. We could also compare the obtained results with what happens in the atom-field system of one cavity. We notice the quantum collapse and revival in the atomic inversion, but not to the mean number of photons, in situations where this phenomenon doesn't happen in the one-cavity system. We also notice that in the atom-field system with two cavities tends to a larger degree of mixture than the case of one cavity in similar conditions / Mestrado / Física / Mestra em Física