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Item Hamiltoniano Intensity Dependent na teoria do laser(2016-05-06) Oliveira Neto, Flávio deTem-se como intuito desse projeto a construção e o desenvolvimento de um Hamiltoniano intensity dependent, cuja interação entre radiação-matéria dependa do número de fótons que residem dentro da cavidade do laser. O Hamiltoniano de Jaynes Cummings é tradicionalmente conhecido por descrever a interação radiação-matéria, e através de uma modificação efetuada no mesmo, criando um Hamiltoniano não-linear em termos dos operadores de criação e aniquilação, pretende-se obter uma nova distribuição do número de fótons dentro de tal cavidade, bem como uma nova estatística em relação ao modelo usual de laser. Para tal,faz-se uso de um modelo de átomo de dois níveis para a descrição da matéria dentro da cavidade, bem como conhecimentos de informação e óptica quântica para o desenvolvimento e análise dos resultados obtidos, como o fator Q de Mandel, juntamente com aplicações de Hamiltonianos não lineares, necessários para o entendimento do projeto. Finalmente, discute-se as consequências da nova distribuição; suas semelhanças e suas diferenças em relação à tradicional, focando nos papéis dos parâmetros do laser.Item Informação quântica via ressonância quadrupolar nuclear(2015-09-04) Ascona, Christian RiveraNeste trabalho realizamos a implementação experimental de informação quântica (IQ) em um sistema de dois bits quânticos (q-bits) de spin 3/2 via ressonância quadrupolar nuclear (RQN). Foram implementadas portas lógicas quânticas que são necessárias para a criação e manipulação dos estados pseudo-puros (PPSs). Ademais, foi proposto um método de tomografia de estado quântico (TEQ) baseado na seleção de coerências de múltiplo quantum por ciclagem de fases. A TEQ foi empregada para avaliar os estados quânticos implementados experimentalmente. A amostra utilizada foi um monocristal de KClO3, o núcleo medido foi 35Cl, que possui spin 3/2. Neste sistema foi possível obter os quatro PPSs da base computacional. Sobre os PPSs foram aplicados portas lógicas quânticas CNOT e Hadamard, que produziram estados de sobreposição e estados emaranhados. Sobre os estados emaranhados foram analisados os conceitos de correlações clássicas e quânticas. A TEQ dos estados implementados experimentalmente mostrou altas fidelidades (maior de 90%). Também foi possível criar estados coerentes de spin aplicando rotações sobre os PPSs. Com base nos estados coerentes de spin foram gerados estados coerentes comprimidos mediante a aplicação de evoluções não lineares, presentes naturalmente em sistemas de RQN. Estes resultados promissores mostram que a RQN pode ser satisfatoriamente aplicada como uma ferramenta experimental em estudos de IQ.Item Decoerência e recoerência na dinâmica de estados quânticos: influência da injeção de ruído estocástico(2014-04-29) Soares, Pedro Manoel Sardinha BicoA aplicação da Mecânica Quântica para o processamento de informação chamou a atenção para o problema da perda de características quânticas e, consequentemente, estimulou os estudos de tal fenômeno. Desde então, uma das maiores dificuldades neste campo é responder a pergunta: Como entender a interação entre sistema e ambiente? Em sistemas quânticos abertos tal interação é responsável pelo fenômeno da decoerência, que transforma um estado quântico inicialmente puro em uma mistura estatística de estados possíveis. Banhos térmicos são comumente utilizados para modelar a influência inevitável do ambiente e descrever matematicamente seus efeitos. Muitos estudos têm sido realizados no sentido de construir mecanismos que evitam a perda de informação para o ambiente, recuperando-se a potencialidade oferecida pelo mundo quântico. Assim, seria possível a utilização de um ruído estocástico para anular os efeitos do ruído térmico? Em outras palavras, queremos construir um ambiente artificial onde a ação do banho térmico é minimizada devido à presença de um campo estocástico. O objetivo deste trabalho é investigar a influência da injeção de um ruído estocástico colorido na dinâmica de um oscilador harmônico em contato com um banho térmico, quando o sistema de interesse é preparado em um estado coerente. Nós faremos isso através de uma equação mestra quântica, abordando-a com o auxílio da representação P de Glauber-Sudarshan. Será sugerido que a recoerência causada pelo ruído estocástico colorido é uma assinatura da não-Markovianidade.Item Medida da dinâmica de correlações quânticas em ressonância magnética nuclear(2013-09-20) Silva, Isabela AlmeidaNesta dissertação apresentamos um estudo dos mecanismos de decoerência de sistemas quânticos de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e os seus efeitos sobre a evolução temporal das medidas de correlação não-clássica. Para tal, apresentaremos inicialmente uma revisão bibliográfica sobre alguns dos diversos quantificadores de discórdia quântica, tais como discórdia entrópica, geométrica e negatividade do caráter quântico. Para descrever os canais de atenuação de fase e de amplitude generalizada, que descrevem a relaxação de sistemas de RMN, utilizamos o formalismo de operações quânticas, através da descrição dos operadores de Kraus. As implementações experimentais foram realizadas a partir de sistemas de 2 q-bits descritos por sistemas de RMN de 2 spins 1/2 acoplados via acoplamento J e sistemas de spins 3/2 sujeitos ao acoplamento quadrupolar. Experimentalmente, observamos o surgimento do fenômeno de congelamento (freezing) da discórdia quântica para o sistema de 2 spins 1/2 e o fenômeno de duplo sudden-change em um sistema de spin 3/2. Além disso, propuzemos um método de medida direta para os elementos da matriz densidade de um sistema de 2 spins 1/2 acoplados via acoplamento J, que permite obter toda a informação necessária para o cálculo dos quantificadores de discórdia sem que seja preciso reconstruir completamente a matriz densidade, ou seja, sem empregar o dispendioso método de tomografia de estado quântico (TEQ).Item Estudo da decoerência e da dissipação quântica durante a evolução temporal de dois qubits ditadas por operações unitárias controladas(2008-04-10) Fanchini, Felipe FernandesNessa dissertação, abordamos o problema de dois qubits interagindo com campos externos e entre si controladamente, de acordo com um Hamiltoniano considerado realista para implementação da porta lógica quântica XOR. Introduzimos acoplamentos entre as observáveis do sistema de dois qubits e um banho de osciladores harmônicos a fim de tratarmos o problema da dissipação e da decoerência. Primeiramente nós consideramos o limite no qual a decoerência é mais rápida que qualquer processo gerado pelo Hamiltoniano do sistema. Prosseguimos então, através do método numérico conhecido como Integrador Unitário, com o estudo da matriz densidade do sistema durante a operação da porta lógica quântica sem incluir, inicialmente, o acoplamento com o banho de osciladores harmônicos. Finalmente, implementamos o método numérico conhecido como Propagador quase adiabático para estudar a decoerência e a dissipação durante a operação da porta lógica quântica XOR, a fim de analisarmos os aspectos perturbativos do sistema quântico de dois qubits.Item Óptica e informação quânticas com átomos, íons e campos(2015-12-08) Mizrahi, Salomon SylvainPesquisas em interação radiação-matéria proporcionaram um melhor entendimento dos fundamentos da teoria quântica e abriram perspectivas em diversos campos como,processos de Informação Quântica e aplicações. Porém, fenômenos como a decoerência, intrínseca ànatureza quântica, e erros devidos às flutuações nos parâmetros experimentais ainda são obstáculos a serem superados para que muitas dessas aplicações possam se tornar reais. Por isso, muitos esforços são direcionados para estudos de processos de proteção de estados quânticos,algoritmos de correção de erros e sistemas robustos a decoerência e às imperfeições experimentais. Com base nessa descrição, iremos investigar os seguintes tópicos:i) Engenharia de interações em Eletrodinâmica Quântica de Cavidades, com a finalidade de gerar estados emaranhados e processos de proteção de estados quânticos via engenharia de reservatórios. ii) Fenômenos associados às fases geométricas ou de Berry, especialmente em sistemas dissipativos, com o objetivo de verificar o seu uso em computação e comunicação quânticas.iii) Redes de osciladores harmônicos (OH) quânticos dissipativos, com ênfase 1) na dinâmica de estados entre os osciladores, 2) no equilíbrio (ou localização) de estados em osciladores específicos da rede ou grupo de osciladorese 3) no armazenamento de estados, de forma a protegê-los do processo de decoerência. Abordaremos diferentes topologias de uma rede composta por N OH´s, associando distintos reservatório, de forma a definir constantes de relaxação distintas. Estes objetivos enquadram-se dentro de um cenário atual de crescente interesse por processos de Informação Quântica em redes de osciladores harmônicos ou nano-osciladores, redes ópticas e de spin.iv) Medidas de emaranhamento e separabilidade de estados quânticos de variáveis contínuas com base no uso de covariâncias, propostas recentemente, visando compará-las com outras, como medidas entrópicas. O propósito é investigar propriedades de emaranhamento de modos acoplados do campo eletromagnético em cavidades com paredes móveis.v) Uma das áreas mais fascinante de campos eletromagnéticos em cavidades é o Efeito Casimir, que é uma mudança do estado do campo, causada pela presença de paredes. Se as paredes estão em repouso, surge uma força macroscópica de atraçãoentre paredes neutras. No caso de paredes oscilantes a teoria prevê a possibilidade de criação de fótons a partir do vácuo se forem satisfeitas certas condições de ressonância entre modos do campo eletromagnético e o movimento das paredes. Esse é o Efeito Casimir Dinâmico que está sendo pesquisado para estabelecer as condições experimentais para a verificação do efeito.vi) Fotocontagem em processos de interação entre aparato de medição e sistema de interesse, a fim de deduzir de forma fidedigna superoperadores de salto quântico e de não-contagem, de fundamental importância para previsões de estatística de fotocontagem. vii) Configuração de registradores quânticos à luz dos POVM´s (positive operator-valued measure) e outros tipos de medições quânticas como medições latentes propostas por R. Dicke.viii) Dinâmica de emaranhamento em OH´s acoplados com muitos graus de liberdade. O sistema consiste de um grande número de OH´s acoplados em diversas configurações e para diferentes tipos de interação com o vizinho mais próximo Investigaremos a dinâmica de separabilidade de estados quânticos de variáveis contínuas, usando o coeficiente negatividade inversa como medida. ix) Aplicação do método de difusão de estados quânticos para investigar a possibilidade de implantação de proteção de operações lógicas quânticas universais, dentro de um subespaço de quatro dimensões, através de observação contínua da permanência do estado do sistema dentro do referido subespaço, quando este é perturbado pelo resto do universo.