As interações entre íons em um sólido dão origem a processos de transição eletrônica que não poderiam ser explicados considerando-se cada íon como estando isolado dos demais. Neste trabalho são discutidos mecanismos desse tipo, que influem no espectro de emissão do material, como os processos de transferência de energia, absorção cooperativa e emissão cooperativa.
As interações entre íons em um sólido dão origem a processos de transição eletrônica que não poderiam ser explicados considerando-se cada íon como estando isolado dos demais. Neste trabalho são discutidos mecanismos desse tipo, que influem no espectro de emissão do material, como os processos de transferência de energia, absorção cooperativa e emissão cooperativa.
Paralelamente ao estudo da natureza da matéria, no fim do século dezenove, a espectroscopia atômica havia avançado muito e se tinha determinado expressões empíricas para o que constitui as séries espectrais de alguns elementos químicos. Os detalhes da emissão luminosa envolvem transições eletrônicas de estados de maior energia para os de menor energia, no interior dos átomos. Esse processo de emissão pode ser compreendido em termos do modelo familiar planetário do átomo (modelo de Bohr).
Este trabalho emprega um método de matriz de transferência para estudar a cadeia linear de Ising com interações de longo alcance, podendo estas interações serem do tipo ferromagnéticas ou antiferromagnéticas; o tipo de interação varia periodicamente de acordo com a distância e sua intensidade com a distância como uma lei de potência. Deste modo foi possível obter propriedades termodinâmicas do sistema como a energia livre, a entropia e o calor específico. Alguns resultados interessantes foram obtidos com o cálculo destas propriedades como a ocorrência de entropia residual. Contudo o objeto de investigação principal desta dissertação é a validade de uma conjectura proposta por Tsallis que estabelece que sistemas com interações de longo alcance, como os deste trabalho, obedecem a um escalamento proposto por ele, a ser explicado ao longo deste trabalho. Estes tipos de sistema geralmente não obedecem ao escalamento usual, para todo valor do expoente de decaimento das interações, ocasionando divergências nas funções termodinâmicas intensivas usuais.Também se iniciou um estudo da transição de fase para uma das cadeias apresentadas. Este estudo não é muito conclusivo, mas indica como se proceder em trabalhos futuros. Este estudo envolve análise da função de correlação, que é obtida com o método da matriz de transferência apresentado nesta dissertação. Foi obtida uma série de temperaturas críticas para cadeia finitas em uma das situações mostradas, e, com esses valores pode-se estimar a temperatura críitica da cadeia infinita com técnicas como a dos aproximantes do Padé.
Interacoes dos atomos com superficies modificam os graus de liberdade
internos e externos desses atomos quando proximos a elas. A interacao dominante
de longo alcance (ate a ordem do comprimento de onda das transicoes atomicas) e a
interacao de van derWaals, geralmente atrativa. Nesta tese e abordado o coeficiente
C3, caracteristico dessa interacao e dependente da superficie e temperatura, determinado
atraves do uso de uma tecnica espectroscopica (Reflexao Seletiva). Trata-se
tambem da transferencia de excitacao de longo alcance (efeito Forster) do atomo
para a superficie. A curtas distâncias (dimensoes atomicas), a interacao torna-se
repulsiva, devido a sobreposicao dos orbitais eletronicos do atomo incidente e dos
constituintes da superficie. A soma das contribuicoes de curto e de longo alcance
resulta em um poco de potencial com niveis discretos de energia que sao simulados
em uma transferencia otica para esses estados ligados.
As fontes de radiacao utilizadas nas experiencias da primeira parte desta
tese sao lasers de diodo ressonantes, cujas caracteristicas espectrais precisam ser
modificadas no laboratorio para eles se tornarem ferramentas adequadas para a realizacao
de tais experiencias de espectroscopia de alta resolucao. A Parte II da
tese trata de diodos lasers, iniciando com a descricao de tecnicas de estabilizacao
e chegando a uma nova tecnica desenvolvida no laboratorio durante este trabalho
de doutorado, onde a frequencia do laser e controlada atraves de um retorno otico
com polarizacao ortogonal no diodo acoplado a transicao atomica. Outros efeitos
relacionados a essa tecnica de estabilizacao, como o fenomeno de bi-estabilidade,
sao descritos e interpretados no ultimo capitulo desta tese.
O problema conhecido como "teletransporte quântico", ou transferência de estados quânticos, tem atraído a atenção de muitos autores. O objetivo de nosso estudo é considerar\no efeito da excitação paramétrica quântica na troca de informação quântica entre dois modos do campo eletromagnético modelados por osciladores quânticos acoplados, onde um dos osciladores tem uma frequência dependente do tempo, sendo considerada o caso de\ndois modos acoplados. No caso quântico, os osciladores não trocam somente energias, mas também seus estados quânticos e tal troca pode ser interpretada como uma transferência de informação. Vemos que a possibilidade de troca de estados quânticos ou informação quântica pode ser verificadas de muitas maneiras pela análise direta do propagador de Schrödinger na representação das coordenadas. Existem várias maneiras diferentes de\ncalcular o propagador de osciladores acoplados, mas uma maneira simples é baseada na teoria de invariantes quânticos dependentes linearmente do tempo. Considerando que o\nsistema em estudo é modelado por modos acoplados do campo eletromagnético, a interação ocorre nos domínios das interações fracas; a intensidade das constantes de acoplamentos são pequenas. Então, podemos considerar um sistema de equações diferenciais onde o seu comportameto dinâmico é dado no limite do acoplamento fraco. Iniciando com este argumento, nos reduzimos as equações diferenciais de primeira ordem em um conjunto de equações diferenciais de segunda ordem para as matrizes 0s. Com as matrizes 0s determinadas, nos podemos calcular medidadas de emaranhamento, compressão, pureza e outras propriedades de estados quânticos de cada modo em particular no caso de estados Gaussianos iniciais.
São Carlos, 2013.Neste trabalho, apresentamos um amplo estudo das interações de longo alcance entre átomos de Rydberg frios na presença de campos elétricos estáticos.Nós observamos a transferência de população do estado quase molecular nD + nD para o estado (n+2)P após excitação pulsada na região de 29 ≤ n ≤ 41 em uma amostra de Rb aprisionada em uma armadilha magneto-óptica.A taxa de transferência pode ser manipulada com a presença de campo elétrico estático.Para explicar tais observações um modelo teórico multiníveis foi utilizado.O estudo de evolução temporal da população em (n+2)P mostrou que a dinâmica do processo é condizente com a interpretação clássica de uma transição diabática no domínio temporal.Utilizando um laser de excitação contínuo, realizamos experimentos envolvendo estados nD + nD, para 37 ≤ n ≤ 45, e estados nS + nS, para 39 ≤ n ≤ 47, onde foi possível estudarmos processos de transferência de população com resolução da estrutura fina.Também realizamos experimentos, tanto para estados nD quanto nS, para verificar a importância da estrutura hiperfina da estado fundamental no processo de transferência de população.
Nesta dissertacao estudamos um sistema formado por dois ions de dois niveis aprisionados em cavidades opticas acopladas, onde analisamos a transferencia de estados de dois qubits a partir dos graus de liberdade (de movimento unidimensional e dos estados internos) de um dos ions para o outro. Para o acoplamento entre as cavidades consideramos dois mecanismos diferentes: (1) onde acoplamento e dado pela sobreposicao dos campos (acoplamento direto) e (2) via fibra optica. Em ambos casos foram utilizadas aproximacoes onde participam apenas um ou dois modos normais coletivos na transferencia do estado. Tambem observamos que , na aproximacao com dois modos normais, uma melhor transferencia dos qubits no sistema acoplado por fibra optica, quando e comparado com o sistema acoplado diretamente. Por ultimo, estudamos, na aproximacao com um so modo normal de transferencia, os efeitos de reservatorios termicos sobre a transferencia dos qubits no sistema de ions aprisionados em cavidades acopladas via fibra optica. Tais reservatorios foram representados pelos processos de emissao espontânea e flutuacoes na armadilha a temperaturas T = 0. Os resultados mostram que os reservatorios geram perdas na fidelidade da transferencia dos qubits
Abstract