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.

Neste trabalho, descrevemos vários protocolos para a geração de estados estacionários não clássicos, suportados principalmente pela engenharia de hamiltonianos seletivos Jaynes-Cummings, e de reservatórios atômicos. Começamos apresentando um protocolo para engenhar interações seletivas lineares e não lineares do tipo Jaynes-Cummings como também simulações numéricas para comprovar a eficácia de nosso esquema. Analisamos também como aplicar essas interações seletivas à preparação e proteção de estados de Fock estacionários via reservatório atômico. Esta estratégia combina a ação dos mecanismo de amortecimento da cavidade com os de um reservatório atômico engenhado para conduzir uma distribuição térmica inicial a um estado de Fock estacionário. A mesma técnica pode ser utilizada para fatiar as distribuições de probabilidade no espaço de Fock, permitindo assim a preparação de uma variedade de estados de equilíbrio não clássicos. Também apresentamos um protocolo para a engenharia de interações upper-bound e sliced Jaynes-Cummings e anti-Jaynes-Cummings na eletrodinâmica quântica de cavidade. No Hamiltoniano upper-bound, a interação átomo-campo está confinada a um subespaço de Fock com estados que vão desde Ι0> até Ι4> enquanto que no Hamiltoniano sliced vão desde ΙM> até ΙM + 4>. Mostramos como construir Liouvillianos upper-bound independentemente da engenharia do Hamiltoniano upper-bound. Os Hamiltonianos e Liouvillianos upper-bound e sliced podem ser usados, entre outras aplicações, para gerar estados de Fock estacionários no modo da cavidade e para a implementação de um dispositivo de tesoura quântica para truncagem de estado óptico. Finalmente, propomos um esquema para a preparação de estados emaranhados estacionários em redes bosônicas dissipativas. Descrevemos a sua aplicação em um sistema de cavidades acopladas interagindo com um reservatório construído por átomos de três níveis. Os emblemáticos estados Bell e NOON, e estados multipartites (tipo W) podem ser produzidos com alta fidelidade e pureza. / In this work, we describe various protocols for the generation of nonclassical steady-state, supported mainly by the engineering selective Hamiltonian Jaynes-Cummings-type, and atomics reservoirs. We started presenting a framework to engineer nonlinear selective JaynesCummings-type interactions with numerical simulations to prove the effectiveness of our scheme. We further analyses how to apply these selective interactions to the preparation and protection of steady Fock states via atomic reservoir. This strategy combines the action of cavity damping mechanisms with that of an engineered atomic reservoir to drive an initial thermal distribution to a Fock equilibrium state. The same technique can be used to slice probability distributions in the Fock space, thus allowing the preparation of a variety of non-classical equilibrium states. Also we present a protocol to engineer upper-bound and sliced Jaynes-Cummings-type and anti-Jaynes-Cummings-type Hamiltonians in cavity quantum electrodynamics. In the upper-bounded Hamiltonians, the atom-field interaction is confined to a subspace of Fock states ranging from Ι0> up to Ι4>, while in the sliced interaction the Fock subspace ranges from ΙM> up to ΙM + 4>. We also show how to build upper-bounded and sliced Liouvillians irrespective of engineering Hamiltonians. The upper-bounded and sliced Hamiltonians and Liouvillians can be used, among other applications, to generate steady Fock states of a cavity mode and for the implementation of a quantum-scissors device for optical state truncation. Finally we propose a scheme for the preparation of steady entanglements in bosonic dissipative networks. We describe its implementation in a system of coupled cavities interacting with an engineered reservoir built up of three-level atoms. Emblematic bipartite (Bell and NOON) and multipartite (W -class) states can be produced with high fidelity and purity.

Neste trabalho, descrevemos vários protocolos para a geração de estados estacionários não clássicos, suportados principalmente pela engenharia de hamiltonianos seletivos Jaynes-Cummings, e de reservatórios atômicos. Começamos apresentando um protocolo para engenhar interações seletivas lineares e não lineares do tipo Jaynes-Cummings como também simulações numéricas para comprovar a eficácia de nosso esquema. Analisamos também como aplicar essas interações seletivas à preparação e proteção de estados de Fock estacionários via reservatório atômico. Esta estratégia combina a ação dos mecanismo de amortecimento da cavidade com os de um reservatório atômico engenhado para conduzir uma distribuição térmica inicial a um estado de Fock estacionário. A mesma técnica pode ser utilizada para fatiar as distribuições de probabilidade no espaço de Fock, permitindo assim a preparação de uma variedade de estados de equilíbrio não clássicos. Também apresentamos um protocolo para a engenharia de interações upper-bound e sliced Jaynes-Cummings e anti-Jaynes-Cummings na eletrodinâmica quântica de cavidade. No Hamiltoniano upper-bound, a interação átomo-campo está confinada a um subespaço de Fock com estados que vão desde Ι0> até Ι4> enquanto que no Hamiltoniano sliced vão desde ΙM> até ΙM + 4>. Mostramos como construir Liouvillianos upper-bound independentemente da engenharia do Hamiltoniano upper-bound. Os Hamiltonianos e Liouvillianos upper-bound e sliced podem ser usados, entre outras aplicações, para gerar estados de Fock estacionários no modo da cavidade e para a implementação de um dispositivo de tesoura quântica para truncagem de estado óptico. Finalmente, propomos um esquema para a preparação de estados emaranhados estacionários em redes bosônicas dissipativas. Descrevemos a sua aplicação em um sistema de cavidades acopladas interagindo com um reservatório construído por átomos de três níveis. Os emblemáticos estados Bell e NOON, e estados multipartites (tipo W) podem ser produzidos com alta fidelidade e pureza. / In this work, we describe various protocols for the generation of nonclassical steady-state, supported mainly by the engineering selective Hamiltonian Jaynes-Cummings-type, and atomics reservoirs. We started presenting a framework to engineer nonlinear selective JaynesCummings-type interactions with numerical simulations to prove the effectiveness of our scheme. We further analyses how to apply these selective interactions to the preparation and protection of steady Fock states via atomic reservoir. This strategy combines the action of cavity damping mechanisms with that of an engineered atomic reservoir to drive an initial thermal distribution to a Fock equilibrium state. The same technique can be used to slice probability distributions in the Fock space, thus allowing the preparation of a variety of non-classical equilibrium states. Also we present a protocol to engineer upper-bound and sliced Jaynes-Cummings-type and anti-Jaynes-Cummings-type Hamiltonians in cavity quantum electrodynamics. In the upper-bounded Hamiltonians, the atom-field interaction is confined to a subspace of Fock states ranging from Ι0> up to Ι4>, while in the sliced interaction the Fock subspace ranges from ΙM> up to ΙM + 4>. We also show how to build upper-bounded and sliced Liouvillians irrespective of engineering Hamiltonians. The upper-bounded and sliced Hamiltonians and Liouvillians can be used, among other applications, to generate steady Fock states of a cavity mode and for the implementation of a quantum-scissors device for optical state truncation. Finally we propose a scheme for the preparation of steady entanglements in bosonic dissipative networks. We describe its implementation in a system of coupled cavities interacting with an engineered reservoir built up of three-level atoms. Emblematic bipartite (Bell and NOON) and multipartite (W -class) states can be produced with high fidelity and purity.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5792.pdf: 2150785 bytes, checksum: 967083b129be653705657afbcab00714 (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis consists of three studies in the context of cavity quantum electrodynam- ics. Firstly, we investigate the quantum-to-classical transition of a dissipative cavity .eld by measuring the correlations between two non-interacting atoms coupled to the cavity mode. We note that there is a time window in which the mode presents a classical be- havior, which depends on the cavity decay rate, the atom-.eld coupling strength and the number of atoms. Then, considering the steady state of two atoms inside the cavity, we note that the entanglement between the atoms disappears while the intracavity mean number of photons (ñ) increases. However, the mutual information, the classical corre- lations and the quantum discord reach asymptotic non-zero values even in the limit of (continue...) / Esta tese é constituída por três estudos no contexto de Eletrodinâmica Quântica de Cavidades. Primeiramente, investigamos a transição quântico-clássica de um campo de uma cavidade dissipativa através da geração de correlação entre dois átomos de dois níveis não interagentes acoplados a um modo da cavidade. Em primeiro lugar, mostramos que há uma janela de tempo na qual o modo da cavidade exibe um comportamento clássico, que depende da taxa de decaimento da cavidade, do acoplamento átomo-campo e do número de átomos. Em seguida, considerando o regime estacionário, vemos que o emaranhamento entre os átomos desaparece à medida que o número médio de fótons intracavidade (ñ) é aumentado. Entretanto, a informação mútua, as correlações clássicas e a discórdia quântica atingem valores assintóticos não nulos mesmo no limite (continua...)