Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-31T15:38:37Z No. of bitstreams: 1 2017_EvertonLuisdaSilvaeSilva.pdf: 3425479 bytes, checksum: 5e9625e679d1474795d77ff905bba399 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-13T19:29:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_EvertonLuisdaSilvaeSilva.pdf: 3425479 bytes, checksum: 5e9625e679d1474795d77ff905bba399 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-13T19:29:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_EvertonLuisdaSilvaeSilva.pdf: 3425479 bytes, checksum: 5e9625e679d1474795d77ff905bba399 (MD5) / Nesta dissertação vamos estudamos analitica-numericamente um arranjo não estacionário de Eletrodinâmica Quântica de circuitos no qual N átomos artificiais de dois níveis interagem com um modo de campo eletromagnético confinado em um ressonador. Consideramos que a frequência de transição atômica ou o acoplamento átomo campo são modulados temporalmente por uma superposição de funções harmônicas com frequências n(j). E mostrando que todos os fenômenos ressonantes que ocorrem para uma frequência específica $\eta$ também ocorrem quando $\eta$ é reduzido pela metade. Todavia, neste último caso, a taxa de transição entre os estados acoplados pela modulação é consideravelmente menor. Dentre os fenômenos previstos na nossa abordagem destacam-se: o efeito Casimir dinâmico, o efeito anti-Jaynes-Cummings e um novo fenômeno descrito em trabalhos recentes no contexto da eletrodinâmica quântica de circuitos, denominado anti-efeito Casimir dinâmico. As taxas de transição entre os estados são calculadas explicitamente no regime de acoplamento fraco, e as perspectivas para a implementação do nosso modelo em laboratório são analisadas de maneira qualitativa. Ademais, investigamos numericamente o comportamento do sistema no regime ultraforte de interação radiaçãomatéria uma vez que nossos cálculos analíticos não contemplam este caso. Por fim, demonstramos que, quando a frequência de modulação $\eta$ varia linearmente com o tempo, transições Landau-Zener efetivas são induzidas no sistema. / In this work we investigate analytically and numerically the nonstationary circuit quantum electrodynamics setup in which a single atificial atom interacts with a single mode of the electromagnetic field confined in a ressonator. We consider that the atomic transition frequency or the atom-field coupling strength are modulated in time by a multi-tone external perturbation. We show that all the resonant phenomena that occur for the modulation frequency $\eta$ also occur for the halved modulation frequencyes. However in the latter case the associated transition rates between the coupled states are significantly smaller. We derive several effects, such as: dynamical Casimir effect, anti-Jaynes-Cummings effect and a new phenomenon predicted in recent works in circuit quantum electrodynamics called anti-dinamical Casimir effect. The transition rates between the light-matter dressed states are evaluated explicitly and the prospects of experimental implementation of our model are discussed in a qualitative manner. Furthermore we numericaly study the behavior of this system in the ultrastrong coupling regime, since our analytical calculations do not contemplate this case. Finally we show that when the modulation frequency $\eta$ changes linearlly with time, effective Landau-Zener transitions are induced in the system.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-19T18:06:15Z No. of bitstreams: 1 2016_DiegoSilvaVeloso.pdf: 7999588 bytes, checksum: 1f9d68000beb74944c02ebce332b74d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-03T21:33:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DiegoSilvaVeloso.pdf: 7999588 bytes, checksum: 1f9d68000beb74944c02ebce332b74d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T21:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DiegoSilvaVeloso.pdf: 7999588 bytes, checksum: 1f9d68000beb74944c02ebce332b74d6 (MD5) / Neste trabalho, consideramos a arquitetura de Eletrodinâmica Quântica de Circuitos (EDQc), onde um átomo artificial de dois níveis interage com um único modo do campo eletromagnético quantizado confinado em um ressonador guia-de-onda sobre um chip supercondutor. Devido ao ambiente de alto controle em que a EDQc é formulada, consideramos modulações temporais periódicas de um ou mais parâmetros do sistema, impostas por um agente externo, caracterizando um sistema de EDQc nãoestacionário. Um Hamiltoniano efetivo foi obtido para descrever a dinâmica do sistema e, de maneira mais intuitiva, caracterizar o efeito físico a ser tratado de acordo com a frequência de modulação imposta. Também descrevemos a dinâmica para modulações simultâneas e multi-frequências. Entre os efeitos estudados estão os já conhecidos efeito Casimir dinâmico (ECD) e o comportamento anti-Jaynes-Cummings (AJC). Além desses efeitos, discutimos o regime anti-efeito Casimir dinâmico (AECD), que foi apresentado recentemente. Em seguida, propomos duas abordagens para estudarmos os efeitos da dissipação Markoviana nas transições induzidas por modulação usando os estados vestidos da interação átomo-campo. A primeira abordagem foi através da equação mestra padrão da óptica quântica, e a segunda abordagem foi através da equação mestra na representação vestida, que foi recentemente apresentada. Nós analisamos como os diferentes canais dissipativos afetam a dinâmica do sistema e averiguamos a possibilidade de implementação dos fenômenos físicos estudados na arquitetura de EDQc. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, we consider the circuit Quantum Electrodynamics architecture, where an artificial twolevel atom interacts with a single mode of a quantized Eletromagnetic field confined in a waveguide resonator on a superconducting chip. Due to formulation of cQED in a highly controllable environment we consider that one or more system parameters undergo periodic time-modulation by an external agent. This regime characterizes the nonstationary circuit QED. We obtain an effective Hamiltonian to intuitively describe the dynamics of the system and characterize the physical effect to be treated according to the frequency of modulation. We describe the dynamics for a single-tone and a multi-tone modulations of one or multiple parameters. We study some previously known effects, such as the dynamical Casimir effect (DCE) and the anti-Jaynes-Cummings behavior. Besides these effects, we discuss the recently presented anti-dynamical Casimir effect (ADCE). We employ two different approaches to asses the effects of Markovian dissipation on modulationinduced transitions between the atom-field dressed states. The first approach is the standard master equation of Quantum Optics and the second approach is through the recently presented dressed-picture master equation. We analyze how different dissipation channels affects the time evolution and verify the possibility of implementing of the studied physical phenomena in the cQED architecture.