Orientador: Roberto Menezes Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2012

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-13T13:44:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertação final.pdf: 3576056 bytes, checksum: 4650485627f1eb13bb131bcbf6ab588a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T13:44:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertação final.pdf: 3576056 bytes, checksum: 4650485627f1eb13bb131bcbf6ab588a (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / CAPES / A criação de estados emaranhados em polarização permite testar experimentalmente questões fundamentais da mecânica quântica, tais como os argumentos de EPR sobre a incompletezadateoriaquântica,atravésdadesigualdadeCHSH.Alémdisso,essesestados emaranhados, têm potenciais de aplicações como, por exemplo, em computação quântica e criptografia quântica. Neste trabalho, se estuda uma fonte muito eficiente para a produção de estados de fótons emaranhados em polarização baseada em um interferômetro de tipo Sagnac. Estes fótons correlacionados são criados em um cristal não linear PPKTP mediante o processo de conversão paramétrica descendente (PDC) tipo-II, quando o cristal é bombeado por pulsos de fentossegundos. Verificando as correlações das medidas de polarização produzidas por esta fonte, observamos fortes violações das desigualdades de Bell para estados de polarização, isto é, verificamos a desigualdade CHSH. / Creation of polarization entangled states allows experimentally to test fundamental properties of quantum mechanics, such as the EPR argument about the incompleteness of the quantum theory, through CHSH inequality; in addition to potential applications as in quantum computing and quantum cryptography. This work studies a very efficient sourceofphotonentangledstatesofpolarizationbasedonaSagnacinterferometer. These photons are created from a nonlinear PPKTP crystal pumped by fentosecond pulses by theprocessofparametricdown-conversion(PDC)type-IIpumpedbyfemtosecondpulses. Analysing correlations of polarization measurements produced by this source we observed strong violations of Bell inequalities for the polarization states, i.e, CHSH inequality.

We present the theory of orbital angular momentum of light (MAO), based on the basic concepts of electromagnetism, as well as some techniques from generation and characterization of light beams possessing MAO. We also present non-linear optical processes of parametric conversion spontaneous descendant (CPD) and stimulated (CPDE). We reviewed the problem of conservation of MAO in CPD in the scheme does not collinear, describing States of using Laguerre-Gauss beams MAO. We extend this study to the case in which Bessel beams are used to describe the States of MAO. Our results show that rape occurs on conservation law of MAO, which is attributed to deformation of the angular spectrum of beam pumping (pump) transferred to the twin photons. However, this violation can be advantageous because through breach of MAO have access to entangled States of dimension greater than those generated with collinear geometry. As an alternative to the note of the violation of the law of conservation in parametric down conversion process we proposed an experiment based on CPDE, where the experimental implementation is simpler. Using MAO as target and polarization qubit as qubit control, we experimentally a alternative to optical circuit proposal for Li-Ping et al. [16] for the implementation of the logic gate C-NOT. Also we present an application of logic gate C-NOT for the generation of entangled States of a single photon, which can be implemented with our optical circuit. The generation of entangled States, multidimensional, and the implementation quantum logic gates are important for the areas of information and quantum computation. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentamos a teoria do momento angular orbital da luz (MAO), baseada nos conceitos básicos do eletromagnetismo, bem como algumas técnicas de geração e caracterização de feixes de luz possuindo MAO. Apresentamos também os processos ópticos não lineares de conversão paramétrica descendente espontânea (CPD) e estimulada (CPDE). Revisamos o problema da conservação do MAO na CPD no regime não colinear, descrevendo os estados de MAO utilizando feixes Laguerre-Gauss. Extendemos este estudo para o caso em que feixes Bessel são usados para descrever os estados de MAO. Nossos resultados mostram que ocorre violação na lei de conservação do MAO, que é atribuída a deformação do espectro angular do feixe de bombeamento (pump) transferido para os fótons gêmeos. Entretanto, esta violação pode ser vantajosa, pois através da violação do MAO conseguimos ter acesso a estados emaranhados de dimensão maior do que aqueles gerados com geometria colinear. Como alternativa para a observação da violação da lei de conservação no processo de conversão paramétrica descendente, propusemos um experimento baseado na CPDE, onde a realização experimental é mais simples. Utilizando o MAO como qubit alvo e a polarização como qubit controle, realizamos experimentalmente um circuito ótico alternativo à proposta de Li-Ping e colaboradores [16] para a implementação da porta lógica C-NOT. Também apresentamos uma aplicação da porta lógica C-NOT para a geração de estados emaranhados de um único fóton, que pode ser implementada com nosso circuito ótico. A geração de estados emaranhados multidimensionais e a implementaçãode portas lógicas quânticas são importantes para as áreas de informação e computação quântica.