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Experimental research of extended polarization coherence theorem for nonclassical lightJara Ortiz, Max 26 June 2023 (has links)
This thesis reports the experimental display of an extension of the polarization coherence theorem
(PCT), a theorem that established a constraint between distinguishability and visibility, two
quantities that serve, respectively, as a measure of particle-like and wave-like behavior that may
simultaneously appear in interferometric arrangements. While the PCT applies in both quantum
and classical regimes, this thesis focuses on the quantum case. The experiments were conducted
using single photons. The theoretical extension of the PCT that was submitted to experimental
test is much more involved than the original PCT and put several technical challenges. This
thesis reports the successful implementation of the experiments. The techniques used could
also be employed, with slight modifications, when working with classical light. The general
framework, in which our results make a contribution, refers to so-called wave-particle duality
and Bohr’s complementarity principle. This is a topic of intensive research that addresses
not only foundational issues in quantum mechanics but also practical applications in quantum
information science. / Esta tesis reporta la demostración experimental de una extensión del teorema de la coherencia
de polarización (PCT), un teorema que estableció una restricción entre la distinguibilidad y la
visibilidad, dos cantidades que sirven, respectivamente, como medida de el comportamiento de
el tipo partícula y de el tipo onda los cuales pueden aparecer simultáneamente en los arreglos
interferométricos. Si bien el PCT se aplica tanto en el régimen cuántico como en el clásico,
esta tesis se centra en el caso cuántico. Los experimentos se llevaron a cabo con fotones individuales.
La extensión teórica de la PCT que se sometió a prueba experimental es mucho mas
complicada que la PCT original y planteó varios retos técnicos. Esta tesis informa de la exitosa
realización de los experimentos. Las técnicas utilizadas también podrían emplearse, con ligeras
modificaciones, al trabajar con luz clásica. El marco general, al que contribuyen nuestros resultados,
se refiere a la llamada dualidad onda-partícula y al principio de complementariedad
de Bohr. Este es un tema de intensa investigación que aborda no solo cuestiones fundamentales
de la mecánica cuántica, sino también aplicaciones prácticas en la ciencia de la información
cuántica.
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Polarimetric measurements of single-photon geometric phasesYugra Carcasi, Yonny Daniel 14 April 2016 (has links)
Se presenta mediciones polarimétricas de fases geométricas
generadas en la evolución de la polarización de fotones a lo largo de
trayectorias no‐geodésicas en la esfera de Poincaré.El núcleo del arreglo
polarimétrico consiste de siete placas retardadoras. Este arreglo permite
realizar cualquier transformación unitaria del grupo SU(2) en el espacio de
polarización. Haciendo uso de la invariancia gauge de las fases geométricas
bajo transformaciones locales U(1), es posible anular la contribución
dinámica a la fase total, con lo cual se logra que esta última coincida con la
fase geométrica. Como la fase total es accesible a las mediciones
experimentales, la fase geométrica se torna así también accesible a las
mismas. Se demuestra que nuestro dispositivo es robusto frente a diversas
perturbaciones que usualmente afectan arreglos interferométricos, ya que
utilizamos un solo haz de fotones. Nuestro arreglo polarimétrico de muestra
ser una herramienta sumamente versátil que podría ser utilizada para
someter a prueba la robustez de las fases geométricas frente a varias fuentes
de decoherencia.
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Polarimetric measurements of single-photon geometric phasesOrtíz Cabello, Omar Hernán January 2017 (has links)
Reportamos medidas polarimétricas de fases geométricas que son generadas por
evoluciones de fotones polarizados a lo largo de trayectorias no geodésicas en la
esfera de Poincaré. La esencia de nuestro arreglo polarimétrico está en las siete
láminas retardadoras que son atravesadas por un haz de fotones individuales. Con
este arreglo, cualquier transformaci on SU(2) puede ser realizada. Explotando la
invarianza Gauge de las fases geom etricas bajo transformaciones locales U(1), anulamos
la contribución dinámica a la fase total, de este modo haciendo que la última
coincida con la fase geométrica. Demostramos la insensibilidad de nuestro arreglo
bajo distintas fuentes de ruido. Esto hace del arreglo polarimétrico de fotones individuales
una herramienta versátil y prometedora para probar la robustez de la fase
geométrica frente al ruido. / We report polarimetric measurements of geometric phases that are generated by
evolving polarized photons along nongeodesic trajectories on the Poincar e sphere.
The core of our polarimetric array consists of seven wave plates that are traversed by
a single-photon beam. With this array, any SU(2) transformation can be realized.
By exploiting the gauge invariance of geometric phases under U(1) local transformations,
we nullify the dynamical contribution to the total phase, thereby making
the latter coincide with the geometric phase. We demonstrate our arrangement to
be insensitive to various sources of noise entering it. This makes the single-beam,
polarimetric array a promising, versatile tool for testing robustness of geometric
phases against noise.
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Experimental display of the extended polarization coherence theoremAuccapuclla Quispe, Fabio Joel 05 June 2019 (has links)
En el presente trabajo reportamos los resultados experimentales que muestran la interacción entre visibilidad, distinguibilidad y grado de polarización, estos gobernados por una reciente extensión del teorema polarización y coherencia (PCT). Esta clase de teoremas tratan dualidad en ambos escenarios tanto cuánticos como clásicos. Nosotros particularmente nos enfocamos en el vector inherente natural del grado de libertad de polarización y mostramos varios efectos que van más allá del alcance original del teorema PCT. Nuestros resultados exhiben características que pueden ser compartidas por fenómenos cuánticos y clásicos, siempre que estos fenómenos reflejen alguna coherencia oculta o expuesta. / Trabajo de Investigación
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Topological phases generated with single photons entangled in polarization and momentumSuarez Yana, Elmer Eduardo 08 November 2016 (has links)
El entrelazamiento puede abordarse desde dos perspectivas diferentes: como un recurso esencial para las tecnologías cuánticas y como un fenómeno fundamental que está íntimamente relacionado con nuestra comprensión de la naturaleza misma. Por otro lado, la teoría cuántica se formula en el marco teórico de los espacios de Hilbert, para los que el entrelazamiento juega un papel importante en la determinación de su geometría y topología. Las características topológicas que puedan exhibirse al utilizar estados entrelazados son largamente independientes de la realización física particular del entrelazamiento: puede afectar a un solo grado de libertad poseído por dos partículas diferentes, o bien puede implicar dos grados diferentes de libertad que se cohesionan a una misma partícula o entidad física, por ejemplo, un campo electromagnético. Resulta que la manipulación de los grados de libertad de polarización y momentum (camino) ya sea de forma independiente el uno del otro o mediante la aplicación de evoluciones unitarias no separables es muy versátil. Con esto en mente, la presente tesis apunta hacia el diseño e implementación de arreglos experimentales que se pueden utilizar para estudiar fases geométricas y topológicas en sistemas de dos qubits mediante el uso de los grados de libertad de momentum (camino) y polarización de un solo fotón. Finalmente mostramos el diseño de un experimento, apuntado a exhibir la fase topológica, y los resultados obtenidos.
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Automatización de la medición de fase geométrica por la polarimetríaGalarreta Asian, Ana Paula 11 August 2015 (has links)
El grupo de óptica cuántica de la Sección Física desarrolla temas de investigación teórica y experimental, entre los cuales ocupa un lugar muy importante el tema de fases geométricas. Las propiedades de estas fases, en particular su robustez frente a mecanismos de “decoherencia”, son actualmente objeto de una muy activa investigación en diversos centros. Para ello se utiliza técnicas diversas, como la manipulación del espín neutrónico, o de los estados de polarización de la luz, arreglos superconductores, etc. En nuestro laboratorio se ha implementado una serie de arreglos ópticos, basados en métodos interferométricos y polarimétricos. Con ellos se logra manipular los estados de polarización de la luz, sea esta clásica o cuántica. Para ello se debe poder controlar con suficiente precisión una serie de elementos ópticos, en particular placas retardadoras con las que se modifica el estado de polarización. La fase geométrica depende de varios parámetros, los cuales se logra controlar mediante la orientación de las placas retardadoras. Esta orientación debe variarse continuamente de acuerdo al diseño experimental, y para cada nueva posición debe hacerse un registro de datos (intensidad en el caso de luz clásica, o número de cuentas en el caso de fotones individuales). El posicionamiento y ajuste de los elementos ópticos puede hacerse manualmente; pero esto conlleva dos desventajas: de un lado la precisión limitada (a ±2°) y, de otro lado, la laboriosidad en la toma de datos. El tiempo que demanda esto último puede constituirse en un importante factor limitante para la realización de ciertos arreglos y experimentos. Por ello, resulta esencial contar con un sistema de automatización, mediante el cual pueda lograrse alta precisión en la orientación de los elementos ópticos, a la vez que se acelera el proceso de la toma de datos. Una vez lograda esta automatización, la misma puede aplicarse a una gran diversidad de arreglos, no solo en relación a la fase geométrica, sino también en relación a otros temas, tales como tests fundamentales de la mecánica cuántica, los cuales son asimismo de nuestro interés.
El objetivo del presente trabajo de tesis es la implementación de un sistema de control de elementos ópticos mediante motores de paso. El sistema debe ser aplicable a arreglos que consten de varias placas retardadoras, polarizadores, etc., los cuales deben poder ser rotados hasta tener una orientación prescrita, la misma que puede ir variando paulatinamente.
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Diseño de un sistema de control y adquisición de datos del alimentador de un radiotelescopio de 8 metrosQuinteros Chuquin, Rodrigo Eduardo 10 June 2019 (has links)
El Instituto de Radioastronomía de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha
implementado un radiotelescopio de ocho metros de diámetro con el fin de hacer
investigación en Astrofísica y desarrollar en el Perú un área que no ha tenido en el
pasado mayor difusión ni interés. Dicho radiotelescopio, denominado RT-8, posee una
superficie reflectora en forma de un paraboloide de revolución para concentrar las ondas
de radio que se reflejan desde su superficie en un solo punto llamado foco, el cual debe
coincidir con el centro de fase del alimentador.
La presente tesis tiene como objetivo general el diseño de un sistema que permita un
ajuste manual, automático o programado del foco y polarización del radiotelescopio, así
como la adquisición de la data. Los objetivos específicos son dos, el primero es un
movimiento axial del alimentador a lo largo del eje perpendicular a la superficie reflectora
con el fin de hacer coincidir el centro de fase del alimentador con el punto focal del
paraboloide. El segundo objetivo específico es un movimiento de rotación sobre el
propio eje del alimentador, con el fin de conocer la polarización que posea la señal
recibida.
Finalmente, estos objetivos terminan en la creación de un software el cual permitirá la
adquisición y visualización de datos además del control remoto del sistema desde una
computadora.
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Quantum state tomography for a polarization-Path Two-Qubit optical systemRuelas Paredes, David Reinaldo Alejandro 02 May 2019 (has links)
En el área de los sistemas cuánticos abiertos, es común encontrar experimentos
y modelos teóricos en los que el sistema de interés es representado por un cubit
(sistema de dos niveles) y el entorno por otro cubit pese a que un entorno realista
debería contener muchos más grados de libertad que el sistema con el que interactúa.
No obstante, la simulación de entornos mediante un cubit es usual en la óptica
cuántica, como también lo es la realización de evoluciones de sistemas de dos cubits.
Los procedimientos utilizados para caracterizar los estados cuánticos producidos
en el laboratorio son conocidos como tomografía de estados cuánticos. Existen
algoritmos de tomografía para distintos tipos de sistemas. En esta tesis presentamos
un dispositivo interferométrico que permite generar y hacer tomografía a un estado
puro de un sistema de dos cubits: polarización y camino de propagación de la
luz. Nuestra propuesta requiere 18 mediciones de intensidad para caracterizar cada
estado. Ponemos a prueba nuestra propuesta en un experimento y contrastamos sus
resultados con las predicciones teóricas. / In the field of open quantum systems, we usually find experiments and models in
which the system is represented by a qubit (two-level system) and its environment by
another qubit even though a realistic environment should contain many more degrees
of freedom than the system it interacts with. However, these types of simulations
are common in quantum optics, as are models of two-qubit system evolutions. The
procedures that characterize quantum states produced in a laboratory are known
as quantum state tomography. Standard tomography algorithms exist for different
types of systems. In this thesis we present an interferometric device that allows us
to generate and perform tomography on a pure polarization-path two-qubit state.
18 intensity measurements are required for characterizing each state. We test our
proposal in an experiment and compare the results with the theoretical predictions.
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