Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / e recent advances in technology require an increasingly complex treatment from science. Devices intensely miniaturized especially cannot be treated with classical physics only. e quantum approach becomes essential when the size of the conductors reaches the order of the electron characteristic lengths. Systems in this regime exhibit some important features, such as quantum interference and quantization of some quantities, and are named mesoscopic systems. Entanglement is a property with large technological applicability and can only be explained with the quantum approach. e quantum dot is very useful as mesoscopic entangler of electrons. e electron transport in a quantum dot can be described by the scattering matrix. e transmission eigenvalues obtained from the scattering matrix provide some quantities related to the electron transport, including the quanti er of entanglement. In this work we study statistically the entanglement production in a chaotic quantum dot (CCD) with nonideal contacts. ese CCDs are modeled as scattering centers attached to two wave guides having potential barriers and the electron transport is described by random scattering matrices.We consider time reversal and spin rotation symmetries for the cavities so that the scattering matrices belong to theWigner-Dyson ensembles. e concurrence was used for quantifying entanglement and was also statistically investigated. Similarly, we analyse the squared norm which is also dependent of the transmission eigenvalues and represents the probability of the scatterings result in an entangled state.We de ne the entanglement production factor for determining more precisely the e ciency of the entangler. We used a third-party algorithm to generate the scattering matrices and then we found the transmission eigenvalues for each matrix.We computed the averages of concurrence, squared norm and entanglement production factor and generated some of their distribution curves varying the opacities of the leads. / Os recentes avanços da tecnologia requisitam da ciência um tratamento cada vez mais complexo. Os dispositivos com intensa miniaturização, em especial, já não podem ser estudados utilizando-se somente a física clássica. A abordagem quântica se torna essencial quando os condutores alcançam tamanhos da ordem dos comprimentos característicos dos elétrons que são transportados. Sistemas neste regime apresentam algumas características importantes, como interferência quântica e quantização de algumas grandezas, e são chamados mesoscópicos. O emaranhamento é uma propriedade com grande aplicabilidade tecnológica e que só pode ser explicada através do tratamento quântico. A função de onda de um sistema emaranhado não pode ser decomposta em funções de ondas de cada constituinte. Um sistema mesoscópico que tem sido bastante utilizado como emaranhador de elétrons é o ponto quântico. O tansporte de elétrons em um ponto quântico pode ser caracterizado pela matriz de espalhamento. Os autovalores de transmissão extraídos da matriz de espalhamento fornecem algumas quantidades relacionadas ao transporte de elétrons, inclusive a quantificação do emaranhamento. Nesta dissertação estudamos estatisticamente a produção de emaranhamento em um ponto quântico caótico (PQC) com contatos não ideais. Esses PQCs são modelados por centros de espalhamento conectados a guias de ondas com barreiras de potencial e o transporte de elétrons é descrito por matrizes de espalhamento aleatórias. Consideramos para as cavidades dos PQCs as simetrias de reversão temporal e invariância sob rotação de spin, sendo suasmatrizes de espalhamento pertencentes aos ensembles de Wigner-Dyson. A concorrência foi utilizada para quanti car o emaranhamento e o estudamos estatisticamente. Analisamos damesma forma a norma quadrada, também dependente dos autovalores de transmissão e que representa a probabilidade do sistema retornar um estado final emaranhado. Definimos o fator de produção de emaranhamento para determinar de forma mais precisa a eficiência do emaranhamento no PQC. Utilizamos um algoritmo para gerar as matrizes de espalhamento e obter os autovalores de transmissão de cada matriz. Calculamos as médias da concorrência, da norma quadrada e do fator de produção de emaranhamento e também algumas distribuições dessas quantidades variando-se a opacidade dos guias de onda.

Nesta dissertação, descreveremos as primeiras medidas de ruído quântico em um oscilador paramétrico ótico (OPO) bombeado em 780 nm, construído no nosso laboratório. Esse OPO servirá de fonte de estados não clássicos da luz para interação com átomos de rubídio. Faremos uma revisão da teoria clássica do OPO: o bombeamento de um cristal não linear inserido dentro de uma cavidade ótica, produzindo dois feixes intensos de luz (sinal e complementar) com cores distintas. Calcularemos as expressões para o limiar de oscilação, potências de saída dos feixes convertidos e compararemos as principais diferenças entre OPOs com cristais do tipo I e tipo II. Analisaremos a descrição quântica do OPO, calcularemos os espectros de ruído para as quadraturas do bombeio refletido e para as quadraturas dos feixes gêmeos. Veremos que o OPO gera feixes com correlações quânticas, como o emaranhamento tripartido, entres os três feixes envolvidos no processo não linear. O cristal não linear utilizado no nosso experimento é um PPKTP tipo I. Ajustando a temperatura do cristal, podemos gerar feixes próximos da degenerescência até uma diferença de comprimentos de onda de aproximadamente 350 nm. A compressão de ruído quântico observado na diferença das amplitudes dos feixes sinal e complementar é 44%(-2.5 dB). O próximo passo é a implementação da técnica da rotação da elipse de ruído por cavidades óticas, para medir os ruídos de fase dos três campos . Fazendo a verificação do emaranhamento tripartido e determinando a sua dependência com o ruído de fônons inserido pelo cristal, a caracterização do OPO estará completa. A caracterização deste OPO é um passo importante nos objetivos do LMCAL, que é realizar a troca de informação entre luz e átomos em uma rede quântica. / In this dissertation, we will describe the first measurements of quantum noise in an optical parametric oscillator (OPO) pumped at 780 nm, built at our laboratory. This OPO will be the source of nonclassical states of light to interact with rubidium atoms. We will review the classical OPO theory: the pumping of a nonlinear crystal inside a cavity producing two bright light beams (signal and idler) with different colors. We will calculate the power threshold, output power of the converted beams and compare the main differences between type-I and type-II OPO.We will analyze the quantum description of the OPO, and calculate the noise spectrum of the reflected pump quadratures and for the twin beams quadratures. We will observe that the OPO generates beams with quantum correlations, for example, the tripartite entanglement among the three fields involved in the nonlinear phenomena. The nonlinear crystal used in our experiment is a PPKTP type-I. By adjusting the temperature of the crystal, we can generate beams from close to degenerate regime to a difference between them of 350 nm. The squeezing of quantum noise measured in the amplitude quadratures subtraction for signal and idler is 44%(-2.5 dB). The next step is to implement the method of ellipse noise rotation by an optical cavity, to be able to measure phase quadratures of the three different fields. By verifying the tripartite entanglement and determining the phonon noise due to the crystal, our source characterization will be complete. The characterization of this OPO is an important step in LMCAL goals, which is to realize exchange of information between light and atoms in a quantum network.

Em 1993, Bennett et al. [1] postularam o processo de teletransporte de um estado quântico através do uso de dois canais de comunicação, um canal clássico e outro formado por um par de sistemas emaranhados. Na área de óptica quântica, várias realizações experimentais deste teletransporte foram relatadas [2, 3, 4], tanto no domínio de variáveis contínuas como discretas. Recentemente, foi medido emaranhamento no domínio de variáveis contínuas entre feixes de luz intensos de cores distintas [5, 6, 7]. Utilizando feixes com estas características como canal de comunicação quântico, apresentamos uma proposta para o primeiro teletransporte de informação quântica com troca de informação no domínio de variáveis contínuas entre campos de cores distintas. Resultados experimentais em direção à realização da proposta foram alcançados. Os moduladores eletro-ópticos, necessários na construção e reconstrução dos estados quânticos da luz, foram caracterizados. Quatro cavidades ópticas foram construídas, com requerido pelo protocolo para feixes de luz de cores distintas. Um oscilador paramétrico óptico (OPO) foi construído para a gerar os feixes correlacionados. No entanto, ele apresentou resultados insatisfatórios, atribuídos a um defeito no cristal não linear. Por isso, um OPO com novo cristal e novos espelhos foi projetado e se encontra em fase de construção. Por fim, um tratamento teórico adequado às particularidades da proposta experimental é apresentado. / In 1993, Bennett et al. [1] postulated teleportation of quantum states by means of two communication channels, one classical and the other formed by a pair of entangled systems. In quantum optics, several experimental realizations of this teleportation process have been reported [2, 3, 4], both in the continuous and discrete variables domains. Recently, entanglement in the continuous variables domain between brigth beams of light with different colors were measured [5, 6, 7]. Using beams with these characteristics as a quantum comunication channel, we present a proposal for the first quantum information teleportation with exchange of information in the continuous variables domain between different color fields. Experimental results towards the proposal´s accomplishment have been achieved. The electro-optic modulators, needed in the preparation and reconstruction of quantum states of light, were characterized. Four optical cavities were built, as required by the protocol for multicolored light beams. An optical parametric oscillator (OPO) was built to generate the correlated beams. However, it showed unsatisfactory results, attributed to a defect in the nonlinear crystal. Therefore, an OPO with new crystal and new mirrors was designed and is under construction. Finally, a theoretical treatment appropriate to the particularities of the experimental proposal is presented.

Realizamos neste trabalho a construção de um Oscilador Paramétrico Ótico triplamente ressonante bombeado por um laser de Titânio Safira sintonizável na faixa entre 730 nm e 800 nm com potencial de extensão. Os feixes emitidos possuem comprimento de onda em torno de 1560 nm que estão na janela de transmissão das fibras óticas, com potência de saída máxima em torno de 420 mW e um limiar de oscilação mínimo de 53(3) mW quando bombeado por 780.126(0.03) nm. Para os feixes gêmeos a finesse da cavidade vale F=155 e as perdas intracavidade 0.05(0.1)%, permitindo, em tese, uma compressão de ruído próxima a 97(6)%. Esse OPO foi construído com o propósito de que o utilizemos como fonte geradora de estados triplamente emaranhados em um sistema de armazenamento e transferência de informação quântica quando em interação com um sistema atômico de rubídio. Medimos a potência de limiar e a eficiência de conversão para cada comprimento de onda do feixe de bombeio utilizado para caracterizar o sistema. / At the present work we conducted the construction of a triply resonant Optical Parametric Oscillator pumped by a Titanium-Sapphire laser, which is tunable between 730 nm to 800 nm. The emitted beams have wavelength around 1560 nm, in the optical fibers transmission window, maximum output of 420 mW and minimum oscillation threshold of 53(3) mW. For the twin beams, the cavity finesse is F=155 mW and the intracavity losses are 0.05(0.10)%, allowing, in principle, a noise compression close to 97(5)%. The present OPO was built having the purpose of being used as source of triply entangled states in a system for quantum information storage and transfer, while interacting with an atomic rubidium system. We measured the power threshold and conversion efficiency for each pump beam wavelength that we used to characterize the system.

Apresentamos nesta tese a primeira geração direta de emaranhamento tripartite entre feixes intensos de luz. Medimos o emaranhamento entre os feixes sinal, complementar e bombeio refletido, produzidos por um Oscilador Paramétrico Ótico (OPO) operando acima do limiar de oscilação. A principal característica do nosso sistema é a diferença entre os comprimentos de onda dos campos (l0 = 532.251 nm, l1 = 1062.102 nm, e l2 = 1066.915 nm). Esta é a primeira medida de emaranhamento entre mais de dois subsistemas produzidos por uma única fonte no âmbito de variáveis contínuas. Para investigar a existência emaranhamento, utilizamos o critério de positividade sob transposição parcial (PPT). Este critério, aplicado a sistemas compostos por estados gaussianos, dispostos em bipartições do tipo 1×(N 1), torna-se necessário e suficiente na demonstração do emaranhamento. Realizamos também a caracterização do emaranhamento produzido quando submetemos os campos a perdas, identificando regiões de parâmetros onde os estados apresentam emaranhamento frágil ou robusto. A fim de garantir que estamos lidando com estados gaussianos, investigamos a estatística das flutuações dos campos, mostrando excelente acordo entre os valores dos momentos de ordem mais alta da fotocorrente medida e os valores esperados para uma distribuição gaussiana. O estudo que apresentamos é um passo importante para a elaboração de uma rede de informação quântica que possibilitará a comunicação entre diferentes sistemas físicos. / We present in this thesis the first direct generation of tripartite entanglement among bright beams of light. We measured the entanglement among signal, idler and reflected pump beams, produced by an Optical Parametric Oscillator (OPO) operating above the threshold. The main feature of our system is the difference between the wavelengths of the fields (l0 = 532.251 nm, l1 = 1062.102 nm, e l2 = 1066.915 nm). This is the first measurement of entanglement among more than two subsystems produced by a single source, in a continuous variable system. In order to investigate the existence of entanglement, we applied the criterion of positivity under partial transposition (PPT). This criterion, applied to systems composed of Gaussian states, arranged in 1×(N1) bipartition, becomes necessary and sufficient to demonstrate entanglement. We also characterized the entanglement when the fields are submitted to losses, identifying regions of parameters where the states have fragile or robust entanglement. To ensure that we are dealing with Gaussian states, we investigate the statistics of the fields, showing excelent agreement among values of higher order moments of the photocurrent measured and expected values for a Gaussian distribution. The present study is an important step in the development of a quantum information network formed by different physical systems.

Investigamos as propriedades quânticas dos feixes de luz produzidos pelo oscilador paramétrico ótico (OPO) acima do limiar, tanto experimental quanto teoricamente. Apresentamos a primeira medida de emaranhamento entre os feixes gêmeos, sinal e complementar. Estes podem possuir frequências óticas muito distintas, correspondentes a centenas de nanometros em comprimento de onda. O emaranhamento entre duas cores possibilita transferir informação quântica entre diferentes regiões do espectro eletromagnético. A demonstração experimental do emaranhamento foi realizada mostrando que a soma de variâncias de observáveis tipo EPR dos campos, a subtração de intensidades e a soma das fases dos feixes, viola uma desigualdade que deve ser necessariamente satisfeita por todos os estados separáveis. Mostramos a presença de squeezing em ambos os observáveis, com os respectivos valores $\\Delta^2 p_- = 0,49(1)$ e $\\Delta^2 q_+ = 0,65(1)$ relativos ao ruído quântico padrão. A desigualdade violada resultou $\\Delta^2 p_- +\\Delta^2 q_+ = 1,14(2)< 2$. Isso solucionou um problema aberto desde 1988, quando se previu teoricamente pela primeira vez a existência desse emaranhamento. Mostramos teoricamente que as correlações quânticas se estendem ao feixe de bombeio refletido pelo OPO, culminando no emaranhamento entre os três feixes envolvidos no processo paramétrico. Tem-se, assim, a geração direta de emaranhamento tripartite entre três regiões muito distintas do espectro. O emaranhamento multicolor amplia ainda mais as possibilidades de conversão da cor da informação quântica, com aplicações em redes quânticas. As diversas melhorias que realizamos em nosso sistema durante a busca pelo emaranhamento bipartite trouxeram uma compreensão mais profunda sobre a física de seu funcionamento, além de tornar nosso OPO uma fonte estável de feixes de luz coerente emaranhados. Este trabalho vem incluir o OPO acima do limiar no ferramental da área de informação quântica com variáveis contínuas. Esperamos em breve aplicações muito interessantes desse sistema. / We investigate the quantum properties of the light beams produced by an optical parametric oscillator (OPO) above threshold, both experimentally and theoretically. We present the first measurement of entanglement between the bright twin beams, signal and idler. These may differ in wavelength by hundreds of nanometers, showing different \'colors\'. This special characteristic allows for the transfer of quantum information between different regions of the electromagnetic spectrum. Entanglement was experimentally demonstrated by showing that the sum of variances of two EPR-like observables, the subtraction of the beams intensities and the sum of their phases, violates an inequality necessarily fulfilled by all separable states. We obtained squeezing in both observables, with the respective values $\\Delta^2 p_- = 0,49(1)$ and $\\Delta^2 q_+ = 0,65(1)$ relative to the shot noise level. The violated inequality resulted $\\Delta^2 p_- + \\Delta^2 q_+ = 1,14(2)< 2$. This solved an old problem, enunciated in 1988, when this effect was theoretically predicted for the first time. We show theoretically that the quantum correlations extend to the pump beam reflected by the OPO as well, culminating in entanglement among the three fields involved in the parametric process. Therefore, the OPO actually produces tripartite entanglement among very distant spectral regions in a direct manner. Multicolor entanglement opens new possibilities in the frequency conversion of quantum information. The improvements we performed in our system in order to achieve this result have brought a deeper understanding of the phenomena involved, as well as a more stable system operation, resulting in the development of a reliable source of bright entangled light beams. This work has finally added the above-threshold OPO to the optical quantum information toolbox. We expect new and exciting applications to come in the near future.

Em 1993, Bennett propôs um protocolo de teletransporte de um estado quântico por meio de dois canais de comunicação de natureza distinta: Um canal clássico, formado por duas vias clássicas de informação, e um canal quântico, formado por um par de sistemas entrelaçados. Após algumas implementações bem-sucedidas no domínio de variáveis discretas, em 1998 surge uma versão de variáveis contínuas do protocolo [1]. No mesmo ano, Furusawa et al. realizam o teletransporte quântico incondicional baseado em variáveis contínuas do campo [2]. Recentemente, o emaranhamento no domínio de variáveis contínuas entre feixes intensos de luz com diferentes cores foi medido [3, 4, 5]. Neste trabalho relatamos os avanços na implementação do protocolo de teletransporte entre campos intensos de cores distintas. Depois de alguns esforços, conseguimos construir um oscilador paramétrico óptico (OPO) que se apresentou como uma fonte razoável de feixes intensos emaranhados. Os equipamentos necessários para a execução do protocolo foram construídos e instalados. Seguiram-se vários testes para garantir o funcionamento combinado de todas as partes. Entre eles, a teleportação de um estado de vácuo não deslocado, onde obtivemos resultados promissores. Após ajustes de configuração e desenvolvimento de técnicas de análise de dados para fornecer a produção, detecção e análise de estados deslocados do campo, o protocolo foi executado com esse tipo de estados. Alcançamos uma fidelidade de 45% para um estado de entrada deslocado, enquanto que a fidelidade considerando apenas as variâncias chegou a 60%. Para comprovar sucesso de nosso protocolo de teletransporte quântico, estão previstas algumas otimizações e alterações na operação do OPO, através das quais esperamos superar em breve a marca de 50% de fidelidade, correspondente ao limite clássico. / In 1993, Bennett et al. [6] proposed a teleportation protocol of a quantum state by means of two communication channels of distinct natures: A classical channel, formed by two classical information pathways, and a quantum channel, formed by a pair of entangled systems. After some successful implementations in the discrete variables domain, in 1998 arises a continuous variables version of the teleportation protocol [1]. In the same year, Furusawa et al. accomplish the unconditional quantum teleportation based on continuous variables of the field. [2]. Recently, entanglement in the continuous variables domain between bright beams of light with different colors was measured [3, 4, 5]. In this work we report the advances on the teleportation protocol implementation between bright fields of distinct colors. After some struggle, we managed to build an Optical Parametric Oscillator (OPO) witch presented it self as a reasonable source of entangled bright beams. The setup required for the execution of the protocol was built and installed. This was followed by several tests to ensure the combined working of all parts. The teleportation of a nondisplaced vacuum state was one of the performed tests, on wich we achieved promising results. After setup adjustments and the developing of data analysis techniques to provide the production, detection and analysis of displaced states of the field, the protocol was run with this kind of states. We reached a fidelity of 45% for a displaced input state, while the fidelity considering only the variances was up to 60%. To prove the success of our quantum teleportation protocol, some optimizations and changes in the operation of the OPO are in plan, whereby we expect soon to surpass the 50% fidelity benchmark, corresponding to the classical limit.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Regiane Aparecida.pdf: 1187901 bytes, checksum: b637bcaefc952d1ee86519999fc34121 (MD5) Previous issue date: 2007-06-25 / The implementation of processes of Quantum Computation as well as the transmission and quantum information control in realistic physical systems, must take in account the effects of the coupling of the systems with the environment, represented by thermal reservoirs. In this work it is considered the study of the effects of the environment in the quantum properties of each modes in a system of weakly coupled bosonics ones (the electromagnetic modes in the coupled cavities). It is applied an alternative method, based on effective non Hermitian Quadratic Hamiltonian, in order to understand how to determine the time evolution of the Wigner function of the system under study; the technique of Wigner funtion propagator and a specific solution is presented. In addition, the time evolution of the non symmetric second moments is exactly determined for the special case of initial general Gaussian states for both modes, in the presence of thermal reservoir. It is analyzed as the squeezing and the purity of each mode as well as the entanglement among them evolve in time under dissipation, compared to the case of reservoir absence. For this purpose, it is briey considered some techniques applied the study of the quantum information and measures of quantum correlations for quantum multipartite systems, here only applied to a bipartite system. This work is concluded with some numerical analysis of the quantum properties in terms of initial state parameters and gives some future perspective in order to generalize our results. / A implementação de processos em Computação Quantica bem como a transmissãoo e controle de informação quantica em sistemas fisicos realistas, precisam levar em consideração os efeitos do acoplamento do sistema com o ambiente, representado por reservatórios térmicos. Neste trabalho considera-se o estudo do efeito do ambiente nas propriedades quânticas de cada modo em um sistema de modos bosônicos fracamente acoplados (os modos eletro-magnéticos na cavidade acoplada). É aplicado um méetodo alternativo, baseado no Hamil-toniano Quadrático efetivo não Hermitiano, afim de compreender como determinar a evolução temporal da função de Wigner do sistema sob estudo; é apresentada a técnica do propagador da função de Wigner e a solução especifica. Além disso, a evolução temporal dos segundos momentos não-simetrizados é determinada exatamente para o caso especial de estados iniciais gerais Gaussianos para ambos os modos, na presença do reservatório térmico. Analisa-se como a compressão e a pureza de cada modo bem como o emaranhamento entre eles evoluem no tempo sob dissipação, comparado ao caso da ausência de reservatório. Para esse propósito, são brevemente consideradas algumas técnicas aplicadas ao estudo da informação quântica e medidas de correlação quântica para sistemas quânticos de muitas partes, sendo aqui somente aplicado a sistemas de duas partes. Este trabalho é concluido com uma análise numérica das propriedades quânticas em termos dos parâmetros do estado inicial e algumas perspectivas futuras são apresentadas afim de generalizar estes resultados.

Estudamos o emaranhamento quântico de estados puros emaranhados tri-partidos quando uma das partes é um qubit. Apresentamos um método para encontrar as decomposições do estado tri-partido mais simples do que sucessivas decomposições de Schmidt. Esse método permite encontrar uma grande quantidade de diferentes famílias de estados emaranhados tri-partidos. Essas famílias são classificadas de acordo com dimensão dos blocos de Jordan de uma matriz obtida do estado emaranhado. Além disso, também demonstramos que estados pertencentes a famílias distintas não podem ser convertidos um no outro por operações locais estocásticas com comunicação clássica (SLOCC). No caso de dois estados pertencentes à mesma família, obtemos condições necessárias e su cientes para sabermos se estes podem ser convertidos um no outro por SLOCC. No caso de serão, também podemos obter a operação do tipo SLOCC que realiza a conversão. / We study the quantum entanglement of tripartite pure states when one of the parties is a qubit. We present a method to find the decompositions of tripartite entangled states which are simpler than two successive Schmidt decompositions. We will find many distinct families of entangled states with distinct decompositions. These families are classified according to the dimensions of the Jordan blocks of a matrix obtained from the entangled state. Furthermore, we show that states belonging to distinct families can not be converted into each other by stochastic local operations and classical communication (SLOCC). In case of two states belonging to the same family, we nd necessary and su?cient conditions to convert one state to the other. We can also find the SLOCC which realizes this conversion.

Orientador: Carlos Ourivio Escobar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T17:22:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rigolin_GustavoGarcia_D.pdf: 2659522 bytes, checksum: 04f0cc5c9d3d83caae7857516ee7a413 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesta tese estudamos em detalhes uma das características da Mecânica Quântica que mais destoa de nosso senso comum: o Emaranhamento Quântico. Apresentamos uma revisão dos principais resultados obtidos no entendimento do emaranhamento, em especial do emaranhamento bipartite. Definimos formalmente o que é um estado quântico emaranhado e, em seguida, apresentamos maneiras de qualificar e quantificar este emaranhamento. Mostramos uma nova maneira de se discernir entre estados emaranhados e não emaranhados agindo apenas localmente em um dos constituintes do sistema. Apresentamos dois limitantes inferiores que nos permitem estimar o grau de emaranhamento de qualquer estado Gaussiano de dois modos. A partir de uma generalização do protocolo de teletransporte de um q bit para N q bits, criamos uma medida de emaranhamento para sistemas multipartites que possui fácil interpretação física. Estudamos também as implicações do emaranhamento na dedução das relações de incerteza de Heisenberg para sistemas de partículas idênticas. Investigamos uma possível relação entre caos e emaranhamento bipartite, onde obtemos um decréscimo no emaranhamento conforme o sistema se torna mais caótico. Finalizamos essa tese apresentando um estudo sobre o comportamento do emaranhamento a temperaturas finitas, em especial para um sistema de dois qbits descritos pela Hamiltoniana de Heisenberg xYZ / Abstract: In this dissertation we study in details one of the most astonishing features of Quantum Mechanics which totally departs from our common sense: Quantum Entanglement. We review most of what is known in the study of entanglement, specially bipartite entanglement. We formally define entanglement and, whereupon, present how to qualify and quantify entangled states. We show a novel way to distinguish between entangled and non-entangled states acting locally onto one of the constituents of the system. Then, we present two lower bounds for the entanglement of formation for arbitrary two-mode Gaussian states. Generalizing the teleportation protocol to N qubits, we create a multipartite measure of entanglement which has a simple physical interpretation and is easily computed from the state describing the system. We also study the implications of entanglement in deducing uncertainty relations for identical particles. In addition to this, we investigate the influence of chaos on the degree of bipartite entanglement in spin chains. We show that chaos decreases entanglement. We end this dissertation presenting a study about the behavior of entanglement at finite temperatures, focusing at two qubits interacting via the Heisenberg xYZ Hamiltonian / Doutorado / Física / Doutor em Ciências