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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-31032015-145124 |
| Date | 20 February 2015 |
| Creators | Rosado Mercado, Wilson Enrique |
| Contributors | Moussa, Miled Hassan Youssef |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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