Um novo procedimento para construir os estados coerentes (CS) e os estados semiclássicos (SS) no campo de um magnético-solenóide é proposto. A idéia principal é baseada sobre o fato de que o AB solenóide quebra a simetria translacional no plano-xy, isto apresenta um efeito topológico tal que surgem dois tipos de trajetórias, aquelas que circundam e aquelas que não circundam o solenóide. Devido a este fato, deve-se construir dois tipos diferentes dos CS/SS, os quais correspondem as referidas trajetórias no limite semiclássico. Seguindo esta idéia, construímos os CS em duas etapas, primeiro os CS instantâneos (ICS) e os CS/SS dependentes do tempo como uma evolução dos ICS. A construção é realizada para partículas não-relativísticas e relativísticas, de spin-zero e com spin ambas em (2 + 1)- e (3 + 1)- dimensões e gera um exemplo não-trivial de SS/CS para sistemas com uma Hamiltoniana não-quadrática. É enfatizado que os CS dependendo dos seus parâmetros (números quânticos), descrevem ambos os estados puramente quânticos e semiclássicos. Uma análise é representada de modo que classifica os parâmetros dos CS em tal relação. Tal classificação é usada para as decomposições semiclásicas de diversas quantidades físicas. / A new approach to constructing coherent states (CS) and semiclassical states (SS) in magnetic-solenoid field is proposed. The main idea is based on the fact that the AB solenoid breaks the translational symmetry in the xy-plane, this has a topological effect such that there appear two types of trajectories which embrace and do not embrace the solenoid. Due to this fact, one has to construct two different kinds of CS/SS, which correspond to such trajectories in the semiclassical limit. Following this idea, we construct CS in two steps, first the instantaneous CS (ICS) and the time dependent CS/SS as an evolution of the ICS. The construction is realized for nonrelativistic and relativistic, spinning and spinless particles both in (2 + 1)- and (3 + 1)- dimensions and gives a non-trivial example of SS/CS for systems with a nonquadratic Hamiltonian. It is stressed that CS depending on their parameters (quantum numbers) describe both pure quantum and semiclassical states. An analysis is presented that classifies parameters of the CS in such respect. Such a classification is used for the semiclassical decompositions of various physical quantities.

Orientadores: Jose Antonio Roversi, Antonio Vidiella Barranco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Munhoz_PabloParmezani_D.pdf: 2389817 bytes, checksum: 8dde8d8180015b471d0fc6581dc6ee87 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho, analisamos conceitos de Informação Quântica e Óptica Quântica no contexto de Eletrodinâmica Quântica de Cavidades (CQED). Recentemente, CQED vem apresentando grandes avanços tecnológicos, justificando o interesse em várias propostas de implementação experimental. Na primeira parte do trabalho, consideramos o efeito da emissão espontânea num sistema de dois átomos de dois-níveis idênticos interagindo dispersivamente com o campo eletromagnético quantizado numa cavidade de alto fator de qualidade Q. Investigamos o efeito destrutivo do decaimento atômico na geração de estados maximamente emaranhados. Em particular, calculamos a fidelidade de teletransporte, obtendo o limite superior para a taxa de decaimento espontâneo dos átomos que ainda permite teletransporte usando tais estados como canal quântico. Na segunda parte, apresentamos os Estados Coerentes Emaranhados Tipo-Cluster (CTECS) e discuti-mos suas propriedades. Apresentamos um esquema de geração desses estados em cavidades, mediante escolhas convenientes de interações átomo-cavidade, através do ajuste de dessintonias e aplicação de um campo clássico externo. Após a realização de medidas atômicas, CTECS representando campos eletro-magnéticos não-locais em cavidades separadas podem ser gerados. Generalizamos o esquema de geração para 2p-cavidades e analisamos a utilidade do CTECS gerado para teletransporte, considerando perda de fótons nas cavidades / Abstract: In this work, we analyze concepts of Quantum Information and Quantum Optics in the context of Cavity Quantum Electrodynamics (CQED). Nowadays, CQED is achieving great technological advances, justifying the interest in several proposals of experimental implementation. In the first part of the work, we consider the effect of spontaneous emission in a system of two identical two-level atoms dispersively interacting with the quantized electromagnetic field inside a high quality factor Q cavity. We investigate the destructive effect of the atomic decay in the generation of maximally entangled states. In particular, we compute the fidelity of teleportation, obtaining an upper limit for the spontaneous atomic decay rate which still allows teleportation using those states as quantum channels. In the second part, we present the cluster-type entangled coherent states (CTECS) and discuss their properties. We present a generation scheme of these states in cavities, by means of convenient choices of atom-field interactions, through adjustments of detunings and application of a classical external field. After the realization of simple atomic measurements, CTECS representing nonlocal electromagnetic fields in separate cavities can be generated. We generalize the scheme for 2p-cavities, analyzing the utility of the generated CTECS for teleportation, considering photon leakage in the cavities / Doutorado / Física Clássica e Física Quântica : Mecânica e Campos / Doutor em Ciências

Orientador: Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-29T15:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veronez_Matheus_D.pdf: 15544434 bytes, checksum: 608af036b8db9a50a1b8ed957b506d84 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Representações no espaço de fase são ferramentas bastante difundidas no estudo e na simulação de sistemas quânticos, principalmente devido aos seus apelos clássicos. Tanto na mecânica quântica quanto na clássica, elementos similares, tal como densidades de probabilidade, podem ser definidos e usados para comparar ambos regimes. Neste trabalho construímos a partir de primeiros princípios uma corrente quântica no espaço de fase na representação de estados coerentes canônicos. Determinamos a corrente quântica para sistemas sob evolução de uma hamiltoniana genérica e mostramos que ela pode ser expandida numa série de potências em $hbar$ cujo termo de ordem mais baixa é a corrente clássica. Calculamos analiticamente a corrente para alguns sistemas uni-dimensionais simples. A corrente quântica apresenta propriedades não-clássicas, por exemplo, inversão de momento e surgimento de novos pontos de estagnação aos pares durante a dinâmica. Mostramos que estes pares são compostos por um ponto de sela, que é um zero da densidade de probabilidade e possui uma carga topológica de -1, e por um vórtice, que possui carga +1. Ambos pontos constituem o que denominamos dipolo topológico. Analisamos o papel destes dipolos no espalhamento de uma partícula por uma barreira gaussiana e mostramos que suas localizações em relação às superfícies de energia clássicas e em relação aos máximos da densidade de probabilidade são assinaturas de tunelamento / Abstract: Phase space representations are widely used tools to study and simulate the quantum dynamics of systems, mainly due to its natural classical appeal. In both classical and quantum mechanics, corresponding but not equivalent structures, such as probability densities, can be defined and explored to compare both dynamical regimes. In this work, we constructed from first principles the quantum phase space current for a quantum system in the canonical coherent states representation. We determined the quantum current for systems evolving under a general Hamiltonian, and we showed that the current can be expanded as a power series in $hbar$, whose lowest order term is the classsical current. We also calculated analytically the quantum current for simple one-dimensional systems. The quantum current presents non-classical features, such as momentum inversion and emergence of new stagnation points which appear in pairs during the dynamics. We showed that the pairs are composed by a saddle point, which is a zero of the phase space probability density and bears a topological charge -1, and a vortex, with charge +1. Both points constitute what we named a topological dipole. We analysed the role the dipoles play in the scattering of a particle by a gaussian barrier, and we showed that the location of the dipoles in relation to the classical energy surfaces and the quantum probability density maxima is a fingerprint of quantum tunneling / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 2013/02248-0 / 157615/2011-1 / FAPESP / CNPQ