Esta tesis aborda las interacciones no colineales de los modos Laguerre-Gaussianos. Estas interacciones se utilizan para lograr la transferencia del momento angular orbital (OAM) en la mezcla de ondas no lineales. Esto se hace mediante conmutación controlada por polarización. Ajustando la geometría de los haces de entrada, es posible producir una salida OAM de tres canales con cargas topológicas arbitrarias que se generan simultáneamente y se resuelven espacialmente en la longitud de onda del segundo armónico. El uso de grados de libertad de trayectoria y polarización permite una conmutación óptica casi perfecta entre las diferentes operaciones OAM. Se propone un modelo teórico que muestra un muy buena concordancia con los experimentos. / Tesis

En este trabajo estudiamos el efecto de una modulación de intercambio aperiódica sobre el modelo del collar de Kondo. La relación de dispersión para las excitaciones del sistema es obtenida empleando una representación para los espines localizados y de conducción en términos de los operadores locales singlete y triplete. Esto es realizado en el marco de una aproximación Gaussiana, a temperatura cero y finita y para una dimensión arbitraria d. Los resultados permiten estudiar dos fases: una paramagnética a temperatura cero y otra antiferromagnética a temperatura finita, aunque con muy bajos valores (cerca del cero absoluto). En el primer caso se estudia la dependencia del gap de las energías del espín con la modulación de intercambio aperiódica, mientras que en el segundo caso se determina la línea de transición de Neel también como función de la modulación de intercambio aperiódica. / In this work we have studied the aperiodic exchange modulation on the Kondo necklace model. The dispersion relation for the excitations of the system is obtained using a representation for the localized and conduction electrons in terms of local Kondo singlet and triplet operators. This result was obtained using a Gaussian approximation, at finite and zero temperature and arbitrary dimension, d. Our results allowed the study of two phases: the paramagnetic at zero tempe-rature and the antiferromagnetic at low finite temperature. In the first case, we studied the spin gap dependence on the aperiodic exchange modulation, whereas, in the second one we obtained the critical Neel line also as a function of the aperiodic exchange modulation.

This work contains a series of contributions that are related, in one form or another, with the placement of the quantum-classical boundary. Three results that have been widely taken as characteristic traits of quantum phenomena are here shown to appear in purely classical contexts as well. These are: Born’s rule, Bell violations and Bohr’s complementarity. This work discusses how Born’s rule may be derived from some basic assumptions that relate to measurements in general, thereby showing that said rule applies when dealing with both classical and quantum cases. Bell violations are ultimately based upon Born’s rule. Therefore, the applicability of the latter in a classical context leads to Bell violations in this very same context. We can therefore predict non-quantum Bell violations. Moreover, we report experimental results confirming these violations. Finally, we address Bohr’s complementarity in a quantitative way and derive an equation that links visibility and distinguishability – two complementary features of an interferometric array – with polarization, which can be seen as an “internal” degree of freedom. / Este trabajo contiene una serie de contribuciones que están relacionadas, de una forma u otra, con la ubicación de la frontera clásico-cuántica. Se muestra en él cómo aparecen también en contextos puramente clásicos tres resultados que han sido ampliamente aceptados como característicos de los fenómenos cuánticos. Estos resultados son: la regla de Born, las violaciones de Bell y la complementariedad de Bohr. El presente trabajo discute cómo se puede derivar la regla de Born a partir de suposiciones básicas que están relacionadas a las mediciones en general, mostrando así que dicha regla es aplicable a los casos clásico y cuántico. Las violaciones de Bell tienen por base la regla de Born. Por ello, la aplicabilidad de esta última en el contexto clásico lleva a violaciones de Bell en ese mismo contexto. Podemos así predecir violaciones de Bell no cuánticas. También se incluye resultados experimentales que confirman las citadas violaciones. Finalmente, se aborda la complementariedad de Bohr en forma cuantitativa y se deriva una ecuación que vincula visibilidad y distinguibilidad – dos aspectos complementarios de un arreglo interferométrico – con polarización, la cual puede ser vista como un grado de libertad “interno”. / Tesis

Se presenta la deducción de una regla de suma para polinomios de Laguerre, obtenida mediante métodos de la mecánica cuántica. Dichos métodos se presentan en forma suscinta, de acuerdo a la aplicación que de ellos se hace en el presente trabajo.

En este trabajo estudiamos el efecto de una modulación de intercambio aperiódica sobre el modelo del collar de Kondo. La relación de dispersión para las excitaciones del sistema es obtenida empleando una representación para los espines localizados y de conducción en términos de los operadores locales singlete y triplete. Esto es realizado en el marco de una aproximación Gaussiana, a temperatura cero y finita y para una dimensión arbitraria d. Los resultados permiten estudiar dos fases: una paramagnética a temperatura cero y otra antiferromagnética a temperatura finita, aunque con muy bajos valores (cerca del cero absoluto). En el primer caso se estudia la dependencia del gap de las energías del espín con la modulación de intercambio aperiódica, mientras que en el segundo caso se determina la línea de transición de Neel también como función de la modulación de intercambio aperiódica. / -- In this work we have studied the aperiodic exchange modulation on the Kondo necklace model. The dispersion relation for the excitations of the system is obtained using a representation for the localized and conduction electrons in terms of local Kondo singlet and triplet operators. This result was obtained using a Gaussian approximation, at finite and zero temperature and arbitrary dimension, d. Our results allowed the study of two phases: the paramagnetic at zero tempe-rature and the antiferromagnetic at low finite temperature. In the first case, we studied the spin gap dependence on the aperiodic exchange modulation, whereas, in the second one we obtained the critical Neel line also as a function of the aperiodic exchange modulation. / Tesis

En este trabajo se investiga la noción de imparcialidad mutua para mediciones de grano grueso en sistemas cuánticos con variables continuas. Se muestra que mientras que el procedimiento estándar de granulación gruesa rompe la imparcialidad mutua entre variables conjugadas, dicha imparcialidad puede, en cambio, establecerse teóricamente y observarse experimental- mente con granulación gruesa periódica. Se exhiben los resultados predichos mediante un experimento óptico que implementa la difracción de Fraunhofer a través de una red de difracción periódica, encontrándose excelente acuerdo con la teoría. Nuestros resultados representan un avance importante en el desarrollo de una conexión formal entre la mecánica cuántica de variable discreta y la de variable continua. / Tesis

El control del Momento Angular Orbital (OAM por sus siglas en inglés) de la luz en sistemas óptico cuánticos puede proveernos de un grado adicional de libertad, lo cual nos puede permitir muchas aplicaciones en mecánica cuántica y tecnologías de la comunicación que tengan como eje central la óptica en su desarrollo. Luz laser con OAM, vórtices ópticos, son generalmente descritos por modos de Laguerre-Gausianos, los cuales tienen una distribución de intensidad tipo dona, con singularidades de fase en su frente de onda. En este caso particular los modos son de primer orden y la esfera de Poincaré da una conveniente representación geométrica para el subespacio expandido por esta base. Continuando la propuesta teórica hecha por B. Coutinho dos Santos et al. en 2007, en este proyecto estamos interesados en estudiar de forma experimental la dinámica de un Oscilador Paramétrico Óptico (OPO) bajo la inyección de un haz con OAM. El objetivo principal es caracterizar la conservación de OAM en los haces gemelos, nombrados "signal" y "idler" por razones históricas, provenientes del OPO inyectado, de acuerdo a una simetría no trivial en la esfera de Poincaré. Otro objetivo es el estudio teórico de la dinámica de los haces de luz gemelos, de acuerdo a parámetros experimentales reales del arreglo usado, y de ese modo mejorar la eficiencia en la creación de los fotones gemelos, lo cual permitiría el estudio experimental del entrelazamiento cuántico con este aparato. También, en la mira de este trabajo se encuentra, la medición y caracterización del "squeezing" que fue realizada en el recientemente montado OPO de la UFF. / The control of the Orbital Angular Momentum (OAM) of light in quantum optical system can provide an additional degree of freedom, that can enable many applications in quantum mechanics and optical communications. Lasers beams with OAM (optical vortices) are generally described by Laguerre-Gaussian modes, which have a doughnut intensity distribution with phase singularities in the wavefront. In the special case of first order OAM modes, the Poincaré sphere gives a convenient geometrical representation of those optical vortices. Following the theoretical proposal done by B.Coutinho dos Santos et. al in 2007, in this project we are interested in studying experimentally the dynamics of an Optical Parametric Oscillator under the injection of a seed beam with OAM. The main aim of this project is to characterize the OAM conservation in the twin beams, namely signal and idler, coming from the injected Optical Parametric Oscillator, according to the symmetry in the Poincaré sphere. We aim also at studying theoretically the dynamics of the twin beams generated, according to the real experimental parameters of the setup, to improve the twin beams creation efficiency, which will enable us to study experimentally quantum entanglement in this apparatus. Also, in the scope of this work, the measurements and characterization of squeezing was performed in the recent mounted OPO at UFF. / Tesis

La teoría cuántica puede ser generada a partir de un conjunto de ecuaciones estocásticas. Estas ecuaciones se obtienen a partir del hecho de que las soluciones de las ecuaciones de Schrodinger y Bloch están relacionadas entre sí por extensión analítica en el tiempo. En el presente trabajo, las ecuaciones estocásticas se construyen a partir de variables cuánticas, a diferencia del método de Feynman. Como resultado del análisis de estas ecuaciones, se muestra que solo una de sus soluciones está definida positivamente, todas las demás soluciones necesariamente cambian de signo y no pueden ser interpretadas como densidad de probabilidades.

l. Introducción Una de las maneras de presentar el concepto de Bandas de Energía en sólidos es la basada en la teoría denominada "Aproximación de Electrones Fuertemente Ligados" [ 1 ]. Se considera un grupo de átomos bastante separados unos de otros. En tal situación cada átomo exhibe sus propias funciones de onda con sus correspondientes valores para las energías, que por otro lado son comunes para todos ellos si se trata del mismo elemento. A continuación, se van acercando los átomos. Las funciones de onda se traslapan y es el momento que dicho conjunto de átomos debe tomarse como un sistema único (un sólido) sujeto a las reglas de la mecánica cuántica.

Los sistemas de tres cuerpos tienen un rol fundamental en la Física Atómica. Han sido motivo de estudio por muchos años y lo siguen siendo hoy por ser el sistema cuántico más simple con las mismas dificultades de resolución que los sistemas complejos. La dinámica de los sistemas se describe mediante la ecuación de SchrÄodinger. Esta es una ecuación diferencial que no es separable cuando se incluyen las interacciones entre todas las partículas. Debido al grado de dificultad que esto representa se desarrollaron diversos métodos para la obtención de soluciones aproximadas. Estas soluciones deben ser funciones suaves y regulares, incluso en aquellos puntos del espacio en los cuales los potenciales divergen. En esta Tesis proponemos una metodología para hallar soluciones aproximadas para los estados ligados de sistemas de tres partículas cargadas. El método se basa en la construcción de la función de onda como una sumatoria de configuraciones correlacionadas. Cada configuración está formada por el producto de dos factores. El primero de ellos, Á, diagonaliza los términos diagonales de la energía cinética y los potenciales de interacción. Este factor Á, a su vez, está formado por el producto de funciones hidrogénicas y un factor de distorsión  que depende explícitamente de la coordenada asociada a la distancia entre las partículas cuyas interac-ciones son repulsivas. El segundo factor, , complementa a Á resolviendo los términos no diagonales de la energía cinética. Proponemos dos bases de funciones de onda aproximadas, GR y C3, que se diferencian en el factor de distorsión Â. En la primer base se usan funciones que incluyen el apantallamiento interelectrónico producido por el núcleo sobre los electrones. En la segunda se utiliza una función obtenida por continua-ción analítica de la función C3, usada para el tratamiento del continuo de tres cuerpos. La metodología que proponemos nos permite: i) construir funciones de onda de prueba simples y precisas que satisfacen las condiciones de cúpide de doble coalescencia, ii) obtener un conjunto ortogonal de estados que describen la estructura atómica del sistema, y iii) transformar la ecuación de SchrÄodinger en un conjunto de ecuaciones algebraicas para los coeficientes de la expansión. / The three-body systems play a fundamental role in Atomic Physics. They have been studied from many years because they are the simplest of many quantum systems having the complexity of many-body problems. The dynamic of these systems is described by the SchrÄodinger equation. When the attractive and repulsive interactions between the particles are included, this diferential equation is non-separable. Therefore, many methods have been developed in order to obtain approximated solutions. These solutions must be regular in all the space, included those points where the Coulomb potentials diverge. In this Thesis we propose a methodology to obtain approximated bound state solutions to the problem of three charged particles with general masses. The method is based on a decomposition of the three-body wave function in a sum of doubly correlated configurations. Each configuration is formed by a product of two factors. The first of them, Á diagonalizes the diagonal terms of the kinetic energy and the interaction potentials. It is formed by the product of two body atomic functions, and a distortion factor Â, which depends explicitly on the coordinate associated with the distance between the particles with repulsive interactions. The second factor is proposed as the complement to the first to solve the non-diagonal components of the kinetic energy. We propose two approximated wave function basis, GR and C3, with dierent distortion factor. The functions of the first proposal include the screening of the nucleus over the electrons. The second uses a function obtained by the analytical continuation of the C3 function, used to treat the continuous spectrum of three-body. The methodology proposed here allows us to: i) construct simple and precise wave functions with the correct cusp conditions, ii) obtain aë*6t of orthogonal states that describe the system, iii) convert the SchrÄodinger equation in a set of algebraic equations for the coeficients.