AgradecimentosGostaria de agradecer tudo o que aprendi e vivenciei ao longo desses desafiantes anos.Apesar da frustração de não ter realizado o teletransporte quântico, fico imensamente feliz em perceber toda a minha evolução pessoal e espiritual durante essa jornada.Sou grata à Capes por ter me financiado.Realmente, sinto-me uma privilegiada por ter recebido para aprender tanto e me divertir no laboratório.Que eu seja capaz de retornar cada centavo investido para ajudar o país a crescer;Sou profundamente grata a todo o pessoal do LMCAL, tanto aos professores, Marcelo e Paulo, quanto aos pós-docs e alunos com os quais tive contato durante esse tempo: Renné, Ashok, Márcio, Alessandro, Katiúscia, Felippe, Antônio, Hans, Carlos, Harold, Klara, Igor, Rayssa, Túlio, Renato, Flávio e Luiz.O convívio com vocês me fez, sem dúvida, uma pessoa melhor e muito mais consciente dos meus propósitos de vida;Agradeço, em especial, ao Renné, parceiro de experimento que me ensinou muito das práticas de laboratório e me fez perder o medo de manipular um laser intenso.Agradeço também por ter cedido seu código para a realização de algumas das análises de dados, enquanto o meu código não estava finalizado;Ao professor Piza, pela longa e excelente discussão em sua sala em pleno Carnaval.Foi um dos momentos mais felizes do meu doutorado onde me senti, de fato, ouvida e considerada.Gratidão!Aos queridos técnicos da mecânica, eletrônica e vácuo com os quais trabalhei: Marcos, Júnior, Pedro, Alex, Betão, Wilson, Eduardo, Celso e João pelo profissionalismo e por todos os ensinamentos.Vocês foram também meus professores em vários momentos, orientando-me em questões práticas que jamais imaginei lidar.Muita gratidão!Aos funcionários e amigos: Edi, Juliane, Luiz, Sérgio e Pedro (da gráfica) pela paciência, torcida e palavras de conforto sempre que o experimento apresentava algum problema; À minha mãe amada e exemplo na minha vida, Nevinha, pelo amor e 3 apoio incondicional; À minha irmã Daniela, ao meu cunhado Marcelo e às minhas pequenas Marina e Rafaela pelo carinho e por encher minha vida de felicidade e esperança; Ao meu pai Paulo por me colocar nesse maravilhoso caminho da busca pelo conhecimento; À toda minha família pela torcida, especialmente, às minhas tias Zaira, Tânia e Aline pelas orações; Ao meu primo André por ter financiado quase toda a minha educação durante o ensino fundamental e médio.Sinto-me, mais uma vez, uma privilegiada por ter estudado em boas escolas em Salvador, isso fez toda a diferença na minha formação.Certamente, sem o seu financiamento dificilmente estaria na USP.Minha eterna gratidão!!!! Aos meus amigos, Mariana, Nataly, Telma, Ghrasy, Fernanda, Néia, Tiago, Ísis, Maria Clara, Juliana, Sérgio, Raimundo, Ângelo e Maicon pela amizade e por me sentir tão querida; E, o mais importante de todos os agradecimentos, ao DIVINO por me guiar pela escuridão e me dar sabedoria para lidar com situações pantanosas. ResumoPropomos um esquema inovador para o teletransporte em variáveis contínuas usando um OPO, oscilador paramétrico ótico, como fonte de estados emaranhados e desenvolvemos a instrumentação necessária para implementá-lo.O OPO é utilizado em um regime de operação onde dois feixes de comprimentos de onda distintos são produzidos, o que permitirá que o estado de uma dada cor seja aniquilado e que sua recriação seja em uma cor diferente.A realização dessa proposta permite teletransportar estados quânticos da luz entre cores distintas do espectro eletromagnético.Devido a sintonizabilidade do OPO, será possível a comunicação quântica entre diferentes tipos de sistemas que servirão como elementos de processamento na manipulação da informação quântica.A fidelidade deste processo é tanto maior quanto maior for o emaranhamento do par empregado, dessa forma, o maior desafio para a realização do teletransporte é justamente a construção de um canal quântico com o maior nível de emaranhamento possível experimentalmente.Várias tentativas de construção do canal quântico foram feitas, porém nenhuma delas apresentou-se, até o momento, adequada para a realização com sucesso do protocolo.Em uma das tentativas, um OPO duplamente ressonante, alcançou-se uma compressão de ruído de intensidade, nunca antes medida na história do nosso laboratório, porém o excesso de ruído de fase medido, originado do laser, degradou o emaranhamento, impossibilitando o prosseguimento da montagem.
AgradecimentosGostaria de agradecer tudo o que aprendi e vivenciei ao longo desses desafiantes anos.Apesar da frustração de não ter realizado o teletransporte quântico, fico imensamente feliz em perceber toda a minha evolução pessoal e espiritual durante essa jornada.Sou grata à Capes por ter me financiado.Realmente, sinto-me uma privilegiada por ter recebido para aprender tanto e me divertir no laboratório.Que eu seja capaz de retornar cada centavo investido para ajudar o país a crescer;Sou profundamente grata a todo o pessoal do LMCAL, tanto aos professores, Marcelo e Paulo, quanto aos pós-docs e alunos com os quais tive contato durante esse tempo: Renné, Ashok, Márcio, Alessandro, Katiúscia, Felippe, Antônio, Hans, Carlos, Harold, Klara, Igor, Rayssa, Túlio, Renato, Flávio e Luiz.O convívio com vocês me fez, sem dúvida, uma pessoa melhor e muito mais consciente dos meus propósitos de vida;Agradeço, em especial, ao Renné, parceiro de experimento que me ensinou muito das práticas de laboratório e me fez perder o medo de manipular um laser intenso.Agradeço também por ter cedido seu código para a realização de algumas das análises de dados, enquanto o meu código não estava finalizado;Ao professor Piza, pela longa e excelente discussão em sua sala em pleno Carnaval.Foi um dos momentos mais felizes do meu doutorado onde me senti, de fato, ouvida e considerada.Gratidão!Aos queridos técnicos da mecânica, eletrônica e vácuo com os quais trabalhei: Marcos, Júnior, Pedro, Alex, Betão, Wilson, Eduardo, Celso e João pelo profissionalismo e por todos os ensinamentos.Vocês foram também meus professores em vários momentos, orientando-me em questões práticas que jamais imaginei lidar.Muita gratidão!Aos funcionários e amigos: Edi, Juliane, Luiz, Sérgio e Pedro (da gráfica) pela paciência, torcida e palavras de conforto sempre que o experimento apresentava algum problema; À minha mãe amada e exemplo na minha vida, Nevinha, pelo amor e 3 apoio incondicional; À minha irmã Daniela, ao meu cunhado Marcelo e às minhas pequenas Marina e Rafaela pelo carinho e por encher minha vida de felicidade e esperança; Ao meu pai Paulo por me colocar nesse maravilhoso caminho da busca pelo conhecimento; À toda minha família pela torcida, especialmente, às minhas tias Zaira, Tânia e Aline pelas orações; Ao meu primo André por ter financiado quase toda a minha educação durante o ensino fundamental e médio.Sinto-me, mais uma vez, uma privilegiada por ter estudado em boas escolas em Salvador, isso fez toda a diferença na minha formação.Certamente, sem o seu financiamento dificilmente estaria na USP.Minha eterna gratidão!!!! Aos meus amigos, Mariana, Nataly, Telma, Ghrasy, Fernanda, Néia, Tiago, Ísis, Maria Clara, Juliana, Sérgio, Raimundo, Ângelo e Maicon pela amizade e por me sentir tão querida; E, o mais importante de todos os agradecimentos, ao DIVINO por me guiar pela escuridão e me dar sabedoria para lidar com situações pantanosas. ResumoPropomos um esquema inovador para o teletransporte em variáveis contínuas usando um OPO, oscilador paramétrico ótico, como fonte de estados emaranhados e desenvolvemos a instrumentação necessária para implementá-lo.O OPO é utilizado em um regime de operação onde dois feixes de comprimentos de onda distintos são produzidos, o que permitirá que o estado de uma dada cor seja aniquilado e que sua recriação seja em uma cor diferente.A realização dessa proposta permite teletransportar estados quânticos da luz entre cores distintas do espectro eletromagnético.Devido a sintonizabilidade do OPO, será possível a comunicação quântica entre diferentes tipos de sistemas que servirão como elementos de processamento na manipulação da informação quântica.A fidelidade deste processo é tanto maior quanto maior for o emaranhamento do par empregado, dessa forma, o maior desafio para a realização do teletransporte é justamente a construção de um canal quântico com o maior nível de emaranhamento possível experimentalmente.Várias tentativas de construção do canal quântico foram feitas, porém nenhuma delas apresentou-se, até o momento, adequada para a realização com sucesso do protocolo.Em uma das tentativas, um OPO duplamente ressonante, alcançou-se uma compressão de ruído de intensidade, nunca antes medida na história do nosso laboratório, porém o excesso de ruído de fase medido, originado do laser, degradou o emaranhamento, impossibilitando o prosseguimento da montagem.
Propomos um esquema inovador para o teletransporte em variáveis contínuas usando um OPO, oscilador paramétrico ótico, como fonte de estados emaranhados e desenvolvemos a instrumentação necessária para implementá-lo. O OPO é utilizado em um regime de operação onde dois feixes de comprimentos de onda distintos são produzidos, o que permitirá que o estado de uma dada cor seja aniquilado e que sua recriação seja em uma cor diferente. A realização dessa proposta permite teletransportar estados quânticos da luz entre cores distintas do espectro eletromagnético. Devido a sintonizabilidade do OPO, será possível a comunicação quântica entre diferentes tipos de sistemas que servirão como elementos de processamento na manipulação da informação quântica. A fidelidade deste processo é tanto maior quanto maior for o emaranhamento do par empregado, dessa forma, o maior desafio para a realização do teletransporte é justamente a construção de um canal quântico com o maior nível de emaranhamento possível experimentalmente. Várias tentativas de construção do canal quântico foram feitas, porém nenhuma delas apresentou-se, até o momento, adequada para a realização com sucesso do protocolo. Em uma das tentativas, um OPO duplamente ressonante, alcançou-se uma compressão de ruído de intensidade, nunca antes medida na história do nosso laboratório, porém o excesso de ruído de fase medido, originado do laser, degradou o emaranhamento, impossibilitando o prosseguimento da montagem. Atualmente, estamos investindo em um OPO triplamente ressonante como provável canal quântico do nosso protocolo. Medidas preliminares de emaranhamento desse novo OPO foram realizadas, entretanto ainda não se mostrou suficiente para o teletransporte.
AgradecimentosA minha etapa como mestrando conclui-se em boa parte com o presente documento.Em cada página e em cada linha ficam minhas tentativas por plasmar o muito ou pouco que aprendi ao longo destes dois anos.Esse tempo compreende uma quantidade inúmera de conhecimentos novos, experiências novas, amadurecimento como persona e como cientista; em poucas palavras, um crescimento em diversas dimensões da minha pessoa.O caminho não poderia ter sido concluído sem o acompanhamento da minha família que, mesmo pela distância, soube estar do meu lado e me ajudar cada vez que eu precisava de apoio e forças para me levantar e seguir em frente.Agradeço aos meus pais, Pablo Palacios e Irina Avila, duas pessoas maravilhosas que deram tudo o que eles puderam para me oferecer as ferramentas para que eu me tornasse uma pessoa de bem e capaz de dar tudo de si para ajudar a construir um mundo melhor; e ao meu irmão, Pedro Palacios, por ter sido meu mais velho e melhor amigo ao longo da vida toda e de mil batalhas, e com quem aprendi a aprender, a me divertir, e, sobretudo, a me divertir aprendendo.A minha formação como cientista contou com dois guias excelentes os quais também devo agradecer: Paulo Nussenzveig, meu orientador e a quem valoro muito pelas excelentes discussões sobre conceitos de física e pelo seu interesse genuíno no conhecimento rigoroso e pelo entendimento da física; e Marcelo Martinelli, meu co-orientador e grande exemplo de físico experimental, a quem admiro pela empolgação que transmite quando trata-se de abordar problemas de física, tanto fora quanto dentro do laboratório.A vida no nosso laboratório, o LMCAL, não poderia ter sido tão frutífera sem o aprendizado do dia a dia junto aos colegas do grupo.Agradeço a Renato Domeneguetti, por ter me ensinado sobre a linha de pesquisa na qual trabalhamos e por reunir boa parte da experiência do laboratório em relação aos chips; a Breno Teixeira, Carlos Gonzales, Igor Konieczniak, Rayssa Bruzaca, Tulio Brasil, pelos grandes ensinamentos, conselhos, experiências, miniaulas e extensas discussões científicas que conformam boa parte das coisas que aprendi sobre o trabalho no laboratório.Agradeço também a Lucas Faria, Bárbara Ribeiro, Roger Kögler, Luiz Couto, Emmi Herterich, colegas com quem compartilhei momentos agradáveis e que contribuíram para que a experiência no LMCAL fosse também um aprendizado como ser humano.Finalmente, a Álvaro Montana, Raul Rincón e Harold Rojas pela grande amizade, companheirismo e apoio em diferentes momentos ao longo da luta, tanto nos melhores momentos quanto nos mais difíceis.O mestrado no Instituto de Física precisou também do apoio indispensável de vários funcionários.Quero agradecer a Marcos Souza, Alex Cecotte, Clineu Carreira e a todo o pessoal da oficina mecânica central, pessoas muito profissionais, com quem trabalhei em dezenas de projetos e com quem aprendi a importância dos materiais e de um bom desenho mecânico.A Eduardo Monteiro e a Adriano Moraes, pelo suporte com a eletrônica, a base de quase todos os instrumentos de medição do laboratório, e pela paciência por terem me ajudado em momentos críticos do experimento.A Edi Rezende e Luiz de Queiroz, sempre muito prestativos e amáveis, e que me ajudaram a resolver mais de uma dificuldade administrativa.Aos funcionários da CPG, Éber Pato e Andrea Wirkus, pela atenção e disposição ante os diversos processos e papeladas burocráticas relacionadas ao mestrado.Este caminho de dois anos fora do meu país de origem, o Peru, não foi simples.Não foram poucos momentos de saudade (aquela palavra tão maravilhosa da língua portuguesa) nos quais a falta da família e dos amigos fizeram os meus dias nublados.Por este motivo, não posso deixar de agradecer às pessoas que estiveram do meu lado nesta jornada.De maneira especial, quero agradecer a Raissa Oblitas, Andrés Cardona e Carlos Mera; por terem me acolhido sob o mesmo teto e com quem compartilhei a última etapa do meu mestrado, com os desafios e vicissitudes advindos dela.A Christian Leonardo, Edy Cuevas, Robert Gavidia e Carolina Rivadeneyra, colegas e amigos peruanos com quem passei vários momentos agradáveis, mas que também souberam estar presentes nos momentos de dificuldades.Quero também mencionar a Sandra Avellaneda, Rosmeri Huaman, Diana Hurtado, Ana Luna, Ana Maria Mosquera e Estefania Sucre, grandes amigas que, mesmo estando a quilômetros de distância, não hesitaram em me acompanhar através de chamadas, bate-papos e memes, essenciais nas horas em que a coragem para não me render era escassa.Finalmente, preciso agradecer especialmente a Karen Jara, a minha namorada e companheira de aventuras ao longo da vida, que conseguiu me inspirar e dar o impulso final nesta longa batalha, fazendo me lembrar de que as coisas que mais valoramos são aquelas que obtemos com esforço e luta.Não quero deixar de mencionar também a dois professores da graduação que influenciaram na minha formação e a quem devo a minha escolha pela Ótica Quântica.Ao Prof. Holger Valqui da UNI, minha alma mater, quem me inspirou desde os primeiros anos pela sua paixão pela física; qualidade pouco comum na faculdade, e que me marcou para os anos seguintes, mesmo depois da sua partida.Ao Prof. Francisco de Zela da PUCP quem me introduziu no mundo da Ótica Quântica me ensinando os primeiros conceitos teóricos, e a quem admiro profundamente pelas suas qualidades como cientista, professor e ser humano.Por fim, agradeço o apoio da agência de fomento CNPq, que financiou o desenvolvimento deste trabalho e a minha formação ao longo destes dois anos. ResumoOs estados emaranhados da luz são de grande importância para protocolos de comunicação quântica.Uma das principais fontes que vem sendo estudada no Laboratório de Manipulação Coerente de Átomos e Luz -LMCAL é o oscilador paramétrico ótico (OPO) no qual, através de processos paramétricos não lineares de segunda e terceira ordem (χ (2) e χ (3) ), são produzidos feixes intensos que apresentam correlações quânticas.Recentemente, o LMCAL vem explorando o processo de mistura de quatro ondas (fenômeno derivado da susceptibilidade de terceira ordem χ (3) ) como fonte geradora de feixes emaranhados.Inicialmente, foi realizado a partir de células de rubídio e agora, em colaboração com o grupo de pesquisa da Profa.Michal Lipson da Universidade de Columbia, em chips de nitreto de silício (Si 3 N 4 ); permitindo assim possibilidades de modulação ultra-rápida, confinamento de luz em volumes muito reduzidos, além da ótica não-linear do OPO.O presente projeto visa estudar as propriedades quânticas da luz nos OPOs em chips de silício, permitindo que sistemas muito eficientes em informação clássica possam ser usados também para implementação de protocolos de informação quântica.
PERDA DE COERÊNCIA E TELETRANSPORTE EM ELETRODINÂMICA QUÂNTICA DE CAVIDADES vii Agradecimentos S eria força de expressão dizer que esses sete anos passaram rapidamente.Passado todo esse tempo e com essa visão do final dessa história de doutorado, tenho a clara percepção de que não poderia ter terminado em melhor hora.Por diversas vezes, esse longo período foi preenchido com horas de diversão, trabalho e novas experiências, as quais tive o privilégio de compartilhar com muitas pessoas igualmente incríveis, sem sombra de dúvida deixando marcas indeléveis na minha formação pessoal e profissional.É um enorme prazer agradecer a todos que contribuíram para a finalização da presente tese.Meu sincero muito obrigado aos meus orientadores José Antonio Roversi e Antonio Vidiella Barranco.Agradeço o privilégio de fazer parte do Grupo de Óptica Quântica do IFGW/UNICAMP.Nossa convivência somente contribuiu para preservar e instigar a curiosidade científica e continuar em frente com a carreira acadêmica.Agradeço a confiança em meu trabalho, conversas, discussões, a preocupação com o espírito de grupo e o suporte fornecido diante os vários problemas surgidos ao longo desses anos.Agradeço ao Fernando Luís Semião da Silva a sua decisiva participação nessa tese, cujo desenvolvimento foi consideravelmente beneficiado com a sua colaboração.Desde o início como colega de grupo, com sua paciência acima da média, fui adquirindo uma grande amizade e respeito pela sua pessoa, trabalho, conhecimento sobre a área e demais assuntos.É um daqueles pesquisadores com a distinta capacidade de empolgar as pessoas ao mostrar o seu entusiasmo pelo trabalho.Não é nenhum acidente seu nome aparecer nos trabalhos concluídos aqui.Agradeço ao Ricardo José Missori o seu apoio ao longo de praticamente todos esses anos de vida acadêmica, nos melhores, piores e demais momentos.São poucas as pessoas que têm a sorte de contar com uma amizade como a sua, que perdura ao menos por toda uma vida.Agradeço principalmente a presteza para 'dissecar' e memorizar as versões dúbias dos vários velhos 'deitados' e frases célebres, a maior parte (coincidentemente as piores) 'maquinada' como sendo de minha autoria.Agradeço ao CNPq o suporte financeiro para essa pesquisa.Esse trabalho foi também beneficiado pelos projetos L A T E X e Mathematica .Agradeço a todos os envolvidos com a UNICAMP e o IFGW.Durante durante todo esse período, proporcionaram o melhor ambiente possível para a realização dessa pesquisa.Em especial, agradeço à Coordenadoria de Pós-Graduação, Maria Ignez, Armando, Cássia e todos que por ali passaram.Agradeço às bancas examinadoras do exame de qualificação de doutorado, do seminário pré-requisito de defesa de tese de doutorado e da defesa de tese doutorado as discussões e sugestões de correção.Uma única página é insuficiente para resumir as inúmeras amizades e histórias vividas ao longo desses anos.Assim, agradeço a todos aqueles que direta e indiretamente desempenharam um importante papel viii (não só) para a finalização do meu doutorado.Agradeço aos meus pais, à minha irmã, aos meus parentes mais próximos e à minha segunda família o apoio inexorável e incondicional.Meus ilimitados agradecimentos e amor à Thalita, quem eu tive o privilégio e honra de tomar como mulher durante o doutorado.Agradeço todas as prediletas horas que passamos juntos ao longo desses anos e o seu jeito único de ser, que me completa.Finalmente, agradeço a Deus a permissão para que eu chegasse até o final dessas linhas and keeping the good work.
AGRADECIMENTOSEsta seção é a mais difícil de escrever, pois é desafiador lembrar e dar o devido crédito para todas as pessoas que contribuem diariamente num trabalho de pesquisa.No entanto, farei o melhor para dar a devida lembrança que cada um merece neste trabalho.Primeiramente, agradeço imensamente ao meu orientador Emanuel Henn, por todo o suporte ao longo desta jornada, pelos inúmeros conselhos durante os últimos anos de trabalho no laboratório, pelas diversas discussões sobre o projeto, os caminhos a seguir, os resultados e outras situações, sempre de forma produtiva.Agradeço também pela paciência que teve comigo nos meus momentos mais difíceis; sem seu apoio, este trabalho com certeza não seria possível.Contar com pessoas que possuem paciência nos momentos decisivos e de maior pressão, aliadas a um vasto conhecimento sobre física atômica, é algo raro.No contexto deste trabalho, suas contribuições foram essenciais.Agradeço à minha mãe, Sirley, uma pessoa única neste universo.Sempre presente e carinhosa, ela foi a minha primeira professora, tanto em casa e quanto na escola.Foi com ela que aprendi a ler e escrever, e sua profissão como professora sempre me inspirou.Mãe, você nunca deixou de me apoiar emocionalmente e financeiramente; sem você, eu não teria desenvolvido este trabalho, nem me tornaria a pessoa que sou hoje.O seu encorajamento para seguir nesta pesquisa é inenarrável em palavras; apenas a minha eterna gratidão pelo seu amor pode descrever.Agradeço também ao meu pai, Vergílio, que sempre foi presente em minha vida.Ele me deu apoio em todas as minhas decisões e, sempre que precisei, esteve ao meu lado.Foi ele que me trouxe a São Carlos pela primeira vez para iniciar a graduação em Física, quando nenhum de nós conhecia a cidade, confiando em mim para seguir o meu sonho.Seus conselhos são sempre positivos e ele me ensinou a interpretar e lidar com as relações humanas, com seu jeito observador e crítico.Agradeço à minha esposa, Lesley, com quem compartilho a vida há oito anos.Você é uma das melhores coisas que me aconteceram.Conheci você no alojamento estudantil, sempre estudando durante o dia e a noite na biblioteca do IFSC.Juntos, fizemos muitas provas, trabalhos e relatórios de laboratório.Você sempre me incentivou a continuar no mestrado, sendo meu suporte emocional durante todo esse tempo.Muitas vezes, deixou de cuidar de si mesma para me ajudar, sacrificando o seu tempo para que eu pudesse realizar este trabalho, sempre com muito amor.É graças ao seu apoio que consegui concluí-lo, e espero que nosso companheirismo continue nos anos futuros, repletos de estudo e dedicação.Agradeço aos meus irmãos, Verônica e Vitor, que são pessoas incríveis e magníficas, sempre presentes em minha vida.Sempre que precisei, pude contar com vocês.Vocês me incentivaram em meus sonhos, e é graças ao amor e o carinho de vocês que encontro forças nos momentos mais difíceis para superar os obstáculos.Sinto-me privilegiado por ter vocês ao meu lado; o carinho e apoio de vocês é algo inexplicável.Nossa relação como família é rara de encontrar na sociedade atual, onde todos se ajudam da melhor maneira possível, sem exigir nada em troca.Apenas o amor de irmãos pode explicar tamanha solidariedade.Agradeço aos meus avós, pois, sem o pioneirismo e a determinação deles em buscar novos lugares para viver, minha família não teria se formado com o senso de companheirismo e solidariedade que é tão difícil de encontrar hoje em dia.Meus avós foram uma fonte de inspiração de vida e perseverança.Minha avó Terezinha (in memoriam) sempre me ensinou a ver a vida com positividade e a ter garra para conquistar os nossos objetivos.Sinto muito a sua falta e o quanto você sempre me incentivou aos estudos, especialmente neste mestrado.Agradeço imensamente pela sua contribuição a este trabalho.Meu Avô José Martinez (in memoriam) foi fundamental em meus estudos; foram incontáveis as vezes que me levou para pegar o ônibus as margens da BR 174, no interior de Mato Grosso, rumo a São Carlos, no retorno das férias.Seu incentivo aos meus estudos e seus conselhos foram essenciais para que eu concluísse este trabalho.Meu avô José Fancio (in memoriam), nos últimos anos, me ensinou muito sobre a perseverança, o comprometimento com o trabalho diário e a importância de sempre fazer o melhor.Ele foi uma grande inspiração para conclusão deste trabalho.À minha Avó Aparecida, que ainda tenho a oportunidade de sentir o abraço e ouvir suas doces palavras, agradeço pelo carinho e incentivo constante nos estudos.Meus avós foram muito presentes e importantes durante este trabalho; perder três deles durante o mestrado não foi fácil, mas seus ensinamentos me motivaram ainda mais nesta reta final.Agradeço aos meus tios, que foram fundamentais na conclusão deste trabalho.Agradeço à minha tia Célia, que me deu a primeira grande oportunidade de estudar em uma escola melhor, me recebeu em sua casa com amor e carinho durante todo meu ensino médio e, como uma excelente professora, sempre me incentivou e ajudou neste mestrado.Agradeço meu tio Vanderlei, que é uma pessoa presente em minha vida; além de tio e padrinho, sempre foi um dos que mais me instigaram nos estudos e é uma fonte de inspiração para mim neste mestrado.Agradeço minha tia Vilma, que também me proporcionou uma grande oportunidade ao me receber em sua casa no início da graduação em física e sempre me apoiou durante este mestrado; seu suporte foi fundamental para conclusão deste trabalho.Agradeço aos meus primos, Wanderson, Juninho, Josi, Lara, Thiago, Matheus, que também fizeram parte da minha vida durante este mestrado.Embora a distância física entre nós seja grande, sempre me deram apoio neste desafio que foi desenvolver este mestrado.Agradeço aos meus sogros, Silvio e Bethy, pela hospitalidade de sempre.Muitas vezes, foram o meu lar mais próximo de São Carlos.Sem o apoio de vocês, eu não teria conseguido finalizar este mestrado.Agradeço também as minhas cunhadas, Laislla e Thaiany, que me motivaram a realizar este mestrado.Agradeço aos amigos que moram no meu coração e foram imprescindíveis durante este trabalho: Bruno Nicolau, um amigo especial e incrível, que me ajudou enormemente na parte técnica desta dissertação.Agradeço ao Marcelo, que é como irmão para mim, e uma pessoa extraordinária que me apoiou muito em meus estudos ao longo dos últimos anos.Juntos, cursamos muitas disciplinas e fizemos muitos trabalhos em parceria, além de compartilharmos inúmeras histórias.Agradeço aos amigos, Bruno Barrios, sempre pronto para ajudar e que me apoiou durante este mestrado; Denise, Bruno (fiscomp), Harison (IFMT), Richard, João Pilla.Também sou grato aos amigos que fiz durante a graduação e pós graduação no alojamento estudantil: Fernando, Manga, Amador, Natan, Geovânio, Pedro, Álvaro (megamente).Agradeço ainda aos amigos de laboratório, Larissa, Karla, João, Eric, Gabriel Tortorelli e Ramon que contribuíram significativamente neste trabalho e participaram de incontáveis discussões sobre os experimentos em laboratório.Agradeço profundamente às minhas colegas de carona e trabalho, Natália, Poliana e Vanessa, pelas palavras de incentivo durante a reta final da escrita desta dissertação.Um agradecimento especial à Natália, que sempre se dispôs a alterar o trajeto de volta para facilitar minha chegada ao laboratório, permitindo-me concluir esta dissertação.Agradeço aos professores que foram importantes em toda minha vida acadêmica e merecem um carinho especial, pois foram inspirações ao longo da minha trajetória: Rhavena (IFMT), minha primeira orientadora; Demétrio (IFMT), que sempre me estimulou a seguir carreira acadêmica; Alessandro (IFMT e UFMT), uma das pessoas que me inspiraram na física; Jeferson (UFMT), um orientador que me deu excelentes conselhos;
A minha amada esposa, Sharita, que pelo apoio e companheirismo imensuráveis merece crédito nesse trabalho.A meus pais e irmãos que tanto me ensinaram na vida e de várias formas contribuíram para que eu trilhasse o caminho que culmina nesta tese. AgradecimentosAgradeço ao professor Eduardo Duzzioni pela orientação, pelas discussões e pelo exemplo de profissionalismo.Agradeço ao Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal de Uberlândia, pelo curso e pelos profissionais envolvidos, técnicos e docentes altamente qualificados.À compreensão do Instituto de Ciência, Engenharia e Tecnologia da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, em especial ao diretor Carlos Henrique Alexandrino, nos momentos em que precisei desempenhar minhas atividades referentes ao doutorado, meus agradecimentos.Agradeço ao Grupo de Óptica e Informação Quântica pelo ambiente e pelas discussões com os pesquisadores docentes e os discentes.Agradeço aqui a meus colegas discentes do grupo, entre eles, Halyne, Antônio e Patrícia, pelas discussões de pesquisa e também pelas banalidades.Para passar por um período árduo como o de um curso de doutorado, ter colegas com quem dividir o peso, as frustrações e o trabalho é de grande importância.Tive a oportunidade de conviver desde a graduação, passando pelo mestrado e até o doutorado, com dois colegas com quem pude cooperar.Foi uma honra passar esses dez anos ao lado de William e Renato.O afeto e apoio que recebi de meus pais e de minha família foram imprescindíveis para que eu pudesse ter equilíbrio para passar por todo o processo estressante de um doutorado.Cabe aqui, além do agradecimento à minha família, o reconhecimento aos meus sogros por terem me acolhido como um membro da família, o que foi muito importante na distância da minha própria família.Durante os anos de doutorado houve ocasiões em que parecia que tudo daria errado.Houve vários momentos em que a dúvida na capacidade de resolver os problemas tornou-se enorme.Nesses momentos eu pude contar com minha esposa, Sharita, para perceber que tudo poderia ser resolvido e que eu era capaz de enfrentar todos os problemas.Sem a parceria, e as praticamente sessões de análise, dessa pessoa especial este trabalho não teria sido concluído.Meu muito obrigado por ações de uma magnitude que são impossíveis de retribuir, mas que sempre tentarei. ResumoA computação quântica pode representar um avanço inestimável na solução de alguns problemas para os quais não se conhece solução eficiente ou não há tal solução afinal.Para que essa forma de computação se consolide como uma realidade vários problemas têm sido tratados pela comunidade científica como, por exemplo, a identificação de uma propriedade que seja responsável pela vantagem computacional ou, ainda, o desenvolvimento de novos algoritmos, protocolos e modelos computacionais, além do desenvolvimento técnico para produção de sistemas capazes de realizar tal computação.Considerando este cenário, os estudos apresentados nesta tese têm como temas principais as correlações quânticas -uma propriedade que conjectura-se ser uma fonte de ganho computacional para a computação quântica -e o modelo computacional denominado Deterministic Quantum Computation with One Quantum Bit (DQC1).Estuda-se, através de métodos numéricos, as correlações quânticas geradas entre dois pontos quânticos não interagentes, inseridos em uma nanocavidade óptica, na presença de canais de decoerência e observa-se que estes canais, apesar de reduzirem o potencial de geração de correlações quânticas em uma maneira geral, têm um pequeno papel construtivo.Além disso, a realização experimental de uma testemunha de classicalidade neste sistema é proposta.Avalia-se a presença destas correlações no passo-a-passo do algoritmo de Deutsch-Jozsa pelo modelo DQC1, notando-se que elas podem ser geradas e consumidas neste processo.Apresenta-se uma forma de se realizar computação pelo modelo DQC1 em um sistema óptico, onde o estado de um conjunto de qbits é codificado nos graus de liberdade transversais e a polarização é tomada como o qbit controle.Seguindo este esquema são desenvolvidas formas de realizar os algoritmos de Deutsch-Jozsa, de fatoração e de estimação de decaimento da fidelidade média, tendo sido o primeiro efetivamente realizado experimentalmente, assim como o cálculo do traço de uma matriz unitária.
Em 1993, Bennett et al. [1] postularam o processo de teletransporte de um estado quântico através do uso de dois canais de comunicação, um canal clássico e outro formado por um par de sistemas emaranhados. Na área de óptica quântica, várias realizações experimentais deste teletransporte foram relatadas [2, 3, 4], tanto no domínio de variáveis contínuas como discretas. Recentemente, foi medido emaranhamento no domínio de variáveis contínuas entre feixes de luz intensos de cores distintas [5, 6, 7]. Utilizando feixes com estas características como canal de comunicação quântico, apresentamos uma proposta para o primeiro teletransporte de informação quântica com troca de informação no domínio de variáveis contínuas entre campos de cores distintas. Resultados experimentais em direção à realização da proposta foram alcançados. Os moduladores eletro-ópticos, necessários na construção e reconstrução dos estados quânticos da luz, foram caracterizados. Quatro cavidades ópticas foram construídas, com requerido pelo protocolo para feixes de luz de cores distintas. Um oscilador paramétrico óptico (OPO) foi construído para a gerar os feixes correlacionados. No entanto, ele apresentou resultados insatisfatórios, atribuídos a um defeito no cristal não linear. Por isso, um OPO com novo cristal e novos espelhos foi projetado e se encontra em fase de construção. Por fim, um tratamento teórico adequado às particularidades da proposta experimental é apresentado.