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Previous issue date: 2004-03-02 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this thesis we study the interaction between an atom and a cavity mode submitted
to linear and parametric amplifications. The evolution operator of the system was derived
through the technique of time-dependent invariants of Lewis and Riesenfeld. We show how
to prepare several squeezed states of the cavity field and, particularly, the truly mesoscopic
"Schrödinger cat"-like state. When submitting such a mesoscopic superposition to the
action of a likewise squeezed reservoir, we demonstrate that under specific conditions the
decoherence time of the state is about the relaxation time of the cavity field.
Next, the amplification process was engineered through the interaction of a single
driven three-level atom with two cavity modes. Depending on the configuration of the
atomic levels we obtain the parametric up- or down-conversion process between the cavity
modes. With these processes we show how to generate one-mode mesoscopic squeezed
superpositions (such as squeezed "Schrödinger cat"-like states), two-mode squeezed vacuum
states (such as the original Eisntein-Podolsky-Rosen state (EPR)), and two-mode
entanglements (such as the even and odd EPR states). The degree of squeezing achieved
is up to 95% with currently feasible experimental parameters in cavity quantum electrodynamics.
For the atom-field interaction time required in our technique, related to the
high coupling parameter, the dissipative mechanism becomes practically negligible. / Estudamos nesta tese o processo de interação de um átomo com um modo de uma
cavidade submetido aos processos de amplificação linear e paramétrica. Para a obtenção
do operador de evolução do sistema utilizamos a técnica dos invariantes dependentes do
tempo de Lewis e Riesenfeld. Mostramos como preparar diferentes estados comprimidos
do campo de radiação, em particular o estado do tipo gato de Schrödinger genuinamente
mesoscópico. Verificamos que, quando submetido à ação de um reservatório ideal e apropriadamente
comprimido, este estado de superposição apresenta um tempo de decoerência
da ordem do tempo de relaxação da cavidade.
No intuito de eliminar o processo de amplificação paramétrica externo, procuramos
implementá-lo através da própria interação do átomo com o campo de radiação. Para
isso utilizamos um átomo de três níveis submetido à ação de um campo clássico que,
interagindo com dois modos da cavidade, promove, a depender da configuração dos níveis
eletrônicos, os processos de conversão paramétrica descendente e ascendente de freqüências.
Com a implementação destes processos mostramos como preparar estados de susperposição
comprimidos (como estados do tipo gato de Schrödinger ), estados de vácuo
de dois modos comprimidos (como o estado original de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)),
e emaranhamentos de dois modos (como os estados par e ímpar de EPR). Ressaltamos
que a geração destes estados é empreendida sem a necessidade da utilização de zonas
de Ramsey e amplificação paramétrica externa. Considerando parâmetros experimentais
típicos em eletrodinâmica quântica de cavidades obtemos estados com grau de compressão
superior a 95% com a passagem de apenas um átomo pela cavidade. O forte parâmetro
de acoplamento paramétrico obtido permite que o tempo de interação átomo-campo seja
suficientemente pequeno para que os mecanismos de dissipação possam ser praticamente ignorados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4958 |
| Date | 02 March 2004 |
| Creators | Villas-Bôas, Celso Jorge |
| Contributors | Moussa, Miled Hassan Youssef |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Física, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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