Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 3 arquivo8048_1.pdf: 6365494 bytes, checksum: 406c406ca9ad6972359eadf836c1dc38 (MD5) arquivo8048_2.pdf: 4343570 bytes, checksum: c108c9120c55cfbd20c4124d195741ae (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / Nesta tese, investigamos a atuação de trens de pulsos ultracurtos sobre sistemas atômicos de dois e três níveis para os quais os tempos de vida das transições são maiores que o período de repetição do laser. Realizamos experimentos que mostram que a acumulação de excitação no meio leva ao surgimento de novos batimentos em um sinal de controle temporal coerente obtido a partir de uma transição seqüencial de um vapor de rubídio, onde a fluorescência dos estados excitados é medida em função do atraso relativo entre dois pulsos de excitação. Oferecemos uma primeira explicação para esses resultados utilizando uma teoria analítica simplificada que leva em conta acumulação apenas na população do nível mais excitado. Em seguida, revisitamos o problema da interação coerente de um átomo de dois níveis com um longo trem de pulsos, considerando a existência de fases relativas entre os pulsos do trem. Obtivemos uma expressão analítica para o estado estacionário do sistema que é válida para qualquer área de pulso e para dessintonias bem maiores que a largura inomogênea do meio. Ilustramos o efeito da acumulação de coerência num sistema de dois níveis com um experimento de absorção saturada em que um laser contínuo sonda a atuação de um laser de fentosegundos sobre o perfil Doppler de um vapor de rubídio. Finalmente, desenvolvemos uma teoria perturbativa para tratar o caso de um átomo de três níveis levando em conta acumulação em todas as populações e coerências, e discutimos o efeito da forma da envoltória do pulso sobre o processo de acumulação. Utilizamos então esta teoria para corroborar a explicação simplificada que demos para nossos resultados relacionados ao controle temporal coerente

Orientador: Prof. Dr. Luciano Soares da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / A preparação de campos ópticos com propriedades estritamente quânticas é um requisito essencial de protocolos de Informação e Computação Quântica. Dentre as possíveis realizações experimentais, o uso de sistemas atômicos como meio não-linear e variáveis contínuas da luz como transmissor tem recebido atenção na comunidade científica devido as inúmeras manifestações de efeitos quânticos que podem ser obtidos da interação entre luz e átomos. Mostramos aqui, no caso de um sistema atômico opticamente fino de dois níveis com degenerescência Zeeman interagindo com um campo clássico, a geração de estados exibindo compressão de ruído e emaranhamento nos graus de liberdade de polarização. Partindo da equação de Langevin para a interação com um reservatório Markoviano e da interação intra-sistema do tipo dipolo elétrico, resolvemos a evolução temporal do operador densidade e calculamos o espectro de potência para as variáveis de polarização, mostrando a viabilidade deste sistema para geração de luz com as características não-clássicas citadas acima. Evidenciamos que o surgimento destas características depende fortemente da relação entre o momento angular total do nível excitado e fundamental; em especial, para o caso da transição F = 0 para F = 1, há aproximadamente 5:5% de compressão de ruído em cada polarização e uma violação de 1:3% no critério de emaranhamento de Duan-Giedke-Cirac-Zoller (DGCZ). Na parte experimental, apresentamos a caracterização de um laser Titânio-Safira, do sistema de detecção e a montagem experimental de um esquema para geração destes estados de luz no laboratório. / The preparation of optical fields with strictly quantum properties is an essential requirement for several Quantum Computation and Quantum Information protocols. Among the tangible experimental realizations, the use of atomic ensembles as non-linear media and continuous variables of light as transmitter has received atention in the scientific community due to many quantum phenomena that can be reached with this matter-light interaction. We show here, in the case of an optically thin two level atomic ensemble (including its complete Zeeman degeneracy) interacting with a classical field, the generation of states exhibiting squeezing and entanglement in the polarization degree of freedom. Starting from the Langevin equation for a Markovian thermal reservoir and electric dipole interaction between the atoms and the driving radiation, we solved the Liouville-von Neumann equation for the density operator in the Liouville space and calculated the power spectra to the polarization variables, showing the system¿s feasibility to generate light with the nonclassical properties mentioned above. As our main result, we point out that these characteristics strongly depend on the ground and excited total angular momentum relation; in particular, working on a F = 0 to F = 1 transition, there is 5:5% of squeezing in each polarization state and 1:3% violation of the DGCZ (Duan-Giedke-Cirac-Zoller) entanglement criterion. In the experimental section, we present the characterization of a Ti:Sapphire laser, of the detection scheme and the apparatus employed for a future experimental generation of these light states.