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Estados pré-correlacionados e análise de colapsos e ressurgimentos no modelo de Jaynes-Cummings

Daniel Jonathan

Published Aug 29, 1997• 0 citations
Publisher

Abstract

Sumário lnvestigamos a possibilidade e algumas conseqüências dinâmicas de se p r e r a r um sistema radiação.. matéria (um átomo de Rydberg de dois níveis e um modo do campo eletromagnético quantizado) em um estado quântico correlacionado (emaranhado) antes de permitir que estes dois sistemas interajam diretamente através da interação de Jaynes-Cummings.Esta 'pré-correlação' é realizada manipulando os subsistemas de interesse com o auxflio de outros átomos e campos, em montagens utilizando as técnicas experimentais a t u a i ~ de eletrod-

DOI
10.47749/t/unicamp.1997.121138

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Problemas atuais em óptica quântica: novos mecanismos para gerar estados comprimidos e um modelo para determinar o estado quântico do campo

CELIA M. A. DANTAS

Fazendo uso da equivalência entre um potencial não-local e um potencial dependente da velocidade, mostramos como construir um potencial não-local capaz de gerar estados comprimidos. No contexto do modelo de Jaynes-Cummings que descreve a interação quântica de um único átomo de dois níveis com um único modo do campo eletromagnético quantizado, mostrando uma nova característica no comportamento dinâmico da inversão atômica, quando o campo é preparado em um estado coerente comprimido par. Usando o modelo de Jaynes-Cummings propomos um método para estudar o estado quântico e a variância do operador de fase, através da medida da distribuição de momento de átomos espalhados, proveniente da interação de um feixe atômico com um único modo do campo eletromagnético via interação de dois fótons.

•Feb 17, 1995•0 citations

Emaranhamento quântico entre átomos localizados em cavidades distintas

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Nessa dissertacao de mestrado estudamos a dinâmica do emaranhamento entre dois atomos remotos localizados em cavidades distintas. O foco principal e a producao de estados maximamente emaranhados entre atomos de dois niveis em cavidades distintas e, em particular, acopladas. Inicialmente apresentamos os principais conceitos da Teoria de Informacao Quântica, aspectos qualitativos e quantitativos do emaranhamento quântico, em seguida partimos para o sistema fisico proposto: atomos em cavidades. Apresentamos o modelo de Jaynes-Cummings (MJC) e uma breve analise do emaranhamento que surge da interacao atomo-campo descrita por esse modelo. No sistema de duas cavidades desacopladas apresentamos como gerar emaranhamento entre atomos remotos de forma condicional. E apresentado entao o sistema formado por duas cavidades acopladas interagindo com atomos de dois niveis identicos, fato que corresponde a constantes de acoplamento atomo-campo iguais (g1= g2). A interacao atomo-campo ainda e descrita pelo MJC ja o sistema das cavidades acopladas pode ser modelado conforme a proposta de Zoubi et. al [1](para cavidades separadas por um meio fisico a uma curta distância) ou pela proposta de Pellizzari [2](para cavidades conectadas por uma fibra otica). Para escolhas adequadas dos parâmetros relevantes em cada caso, a dinâmica dos dois sistemas e equivalente a interacao dos aomos com um campo mono-modo. Em consequencia da aparente simplicidade, investigamos a dinâmica do emaranhamento entre atomos distantes, incluindo a geracao de estados maximamente emaranhados (essencial para o processamento de informacao quântica, comunicacao quântica [3] e computacao quântica distribuida [4, 5] ) de forma deterministica e sem a necessidade de uma interacao indireta entre os modos das cavidades para gerar um estado inicial emaranhado compartilhado Abstract

•Aug 31, 2007•0 citations

Dissipação e decoerência de átomos e campos em cavidades ópticas a temperatura nula

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Neste trabalho investigamos a dissipação de um modo de campo eletromagnético imerso em uma cavidade óptica à temperatura nula. Analisamos primeiramente a situação átomo+cavidade e revisamos a abordagem usual para a descrição da dinâmica do campo via uma equação mestra obtida a partir de um modelo microscópico. Para certas condições iniciais do estado do campo oferecemos uma nova abordagem para o computo da dinâmica do sistema que repousa em hipóteses mais claras do que as necessárias para a obtenção da equação mestra. Em seguida, consideramos a interação do campo com um átomo de dois níveis modelada pelo Hamiltoniano de Jaynes-Cummings, e sob a dissipação da cavidade, com enfoque na dinâmica da inversão de população. A partir de expressões aproximadas para a dinâmica deste sistema, analisamos determinadas grandezas de interesse na dinâmica da inversão de população, como os tempos, larguras, frequências e amplitudes dos ressurgimentos. Repetimos a análise para a dinâmica do sistema sob o protocolo de eco , que consiste em reverter a dinâmica do sistema pela aplicação de um pulso elétrico no átomo. dinâmica do sistema pela aplicação de um pulso elétrico no átomo.

•Mar 15, 2007•0 citations

Transferência de estado quântico em sistemas de cavidades acopladas

Guilherme Martins Alves de Almeida

A perspectiva de simular fenomenos quânticos de sistemas de muitos corpos em cavidades opticas acopladas tem atraido bastante interesse nos ultimos anos. O alto grau de controle experimental e a natureza hibrida das particulas envolvidas, denominada polaritons, fornecem uma nova direcao no estudo de sistemas fortemente correlacionados envolvendo interacao entre luz e materia. Alem disso, redes de cavidades sao plataformas promissoras para processamento de informacao quântica em redes quânticas. Esta tese e constituida por dois estudos em redes de cavidades acopladas descritas pelo modelo Jaynes-Cummings-Hubbard. Em particular, desenvolvemos protocolos de transferencia e controle de estados quânticos em duas estruturas distintas. No primeiro estudo, consideramos uma cadeia unidimensional de cavidades com um padrao alternado de acoplamento entre as cavidades, cada uma interagindo com um atomo. Neste cenario, um par de modos normais do campo eletromagnetico torna-se fortemente localizado nas extremidades da cadeia. Dessa forma, uma vasta estrutura de regimes dinâmicos pode ser manipulada dependendo da ressonância entre os modos normais atomicos e do campo. Mostramos como isso pode ser utilizado para realizar protocolos de transferencia de estado quântico envolvendo estados fotonicos, atomicos ou hibridos, com alta fidelidade. Tambem discutimos como reduzir o tempo de transmissao de estados, sem comprometer sua eficiencia, particionando a cadeia em modulos. Em seguida, exploramos a dinâmica de excitacoes atomicas e fotonicas em uma rede complexa de Apolonio considerando diversos regimes de interacao. Mostramos que o espectro de modos normais induzido por este tipo de rede tambem oferece diversas alternativas no controle da dinâmica do sistema. Alem disso, a natureza complexa da rede de Apolonio induz uma dinâmica de propagacao nao-trivial que depende do grau de conexao entre os sitios, podendo ser assim aplicada para conectar diferentes usuarios de uma rede quântica. Nossos resultados contribuem para o desenvolvimento de protocolos de comunicacao em redes quânticas utilizando dispositivos de interface luz-materia, abrindo assim caminho para o processamento de informacao quântica em larga escala.

•Jan 20, 2016•0 citations

Current problems in quantum optics: new mechanisms to generate squeezed states and a model to determine the quantum state of a field

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Fazendo uso da equivalência entre um potencial não-local e um potencial dependente da velocidade, mostramos como construir um potencial não-local capaz de gerar estados comprimidos. No contexto do modelo de Jaynes-Cummings que descreve a interação quântica de um único átomo de dois níveis com um único modo do campo eletromagnético quantizado, mostrando uma nova característica no comportamento dinâmico da inversão atômica, quando o campo é preparado em um estado coerente comprimido par. Usando o modelo de Jaynes-Cummings propomos um método para estudar o estado quântico e a variância do operador de fase, através da medida da distribuição de momento de átomos espalhados, proveniente da interação de um feixe atômico com um único modo do campo eletromagnético via interação de dois fótons.

•Feb 17, 1995•0 citations

Emaranhamento quântico entre átomos localizados em cavidades distintas

B. F. C. Yabu-uti

de Óptica Quântica, aos meus amigos, minha família e a DEUS.Agradeço também ao apoio finaceiro da FAPESP.v Resumo Nessa dissertação de mestrado estudamos a dinâmica do emaranhamento entre dois átomos remotos localizados em cavidades distintas.O foco principal é a produção de estados maximamente emaranhados entre átomos de dois níveis em cavidades distintas e, em particular, acopladas.Inicialmente apresentamos os principais conceitos da Teoria de Informação Quântica, aspectos qualitativos e quantitativos do emaranhamento quântico, em seguida partimos para o sistema físico proposto: átomos em cavidades.Apresentamos o modelo de Jaynes-Cummings (MJC) e uma breve análise do emaranhamento que surge da interação átomo-campo descrita por esse modelo.No sistema de duas cavidades desacopladas apresentamos como gerar emaranhamento entre átomos remotos de forma condicional.É apresentado então o sistema formado por duas cavidades acopladas interagindo com átomos de dois níveis idênticos, fato que corresponde a constantes de acoplamento átomo-campo iguais (g 1 = g 2 ).A interação átomo-campo ainda é descrita pelo MJC já o sistema das cavidades acopladas pode ser modelado conforme a proposta de Zoubi et.al [1](para cavidades separadas por um meio físico a uma curta distância) ou pela proposta de Pellizzari [2](para cavidades conectadas por uma fibra óptica).Para escolhas adequadas dos parâmetros relevantes em cada caso, a dinâmica dos dois sistemas é equivalente a interação dos átomos com um campo mono-modo.Em conseqüência da aparente simplicidade, investigamos a dinâmica do emaranhamento entre átomos distantes, incluindo a geração de estados maximamente emaranhados (essencial para o processamento de informação quântica, comunicação quântica [3] e computação quântica distribuída [4, 5]) de forma determinística e sem a necessidade de uma interação indireta entre os modos das cavidades para gerar um estado inicial emaranhado compartilhado.

•Aug 31, 2007•1 citation
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Fazendo uso da equivalência entre um potencial não-local e um potencial dependente da velocidade, mostramos como construir um potencial não-local capaz de gerar estados comprimidos. No contexto do modelo de Jaynes-Cummings que descreve a interação quântica de um único átomo de dois níveis com um único modo do campo eletromagnético quantizado, mostrando uma nova característica no comportamento dinâmico da inversão atômica, quando o campo é preparado em um estado coerente comprimido par. Usando o modelo de Jaynes-Cummings propomos um método para estudar o estado quântico e a variância do operador de fase, através da medida da distribuição de momento de átomos espalhados, proveniente da interação de um feixe atômico com um único modo do campo eletromagnético via interação de dois fótons.
Nessa dissertacao de mestrado estudamos a dinâmica do emaranhamento entre dois atomos remotos localizados em cavidades distintas. O foco principal e a producao de estados maximamente emaranhados entre atomos de dois niveis em cavidades distintas e, em particular, acopladas. Inicialmente apresentamos os principais conceitos da Teoria de Informacao Quântica, aspectos qualitativos e quantitativos do emaranhamento quântico, em seguida partimos para o sistema fisico proposto: atomos em cavidades. Apresentamos o modelo de Jaynes-Cummings (MJC) e uma breve analise do emaranhamento que surge da interacao atomo-campo descrita por esse modelo. No sistema de duas cavidades desacopladas apresentamos como gerar emaranhamento entre atomos remotos de forma condicional. E apresentado entao o sistema formado por duas cavidades acopladas interagindo com atomos de dois niveis identicos, fato que corresponde a constantes de acoplamento atomo-campo iguais (g1= g2). A interacao atomo-campo ainda e descrita pelo MJC ja o sistema das cavidades acopladas pode ser modelado conforme a proposta de Zoubi et. al [1](para cavidades separadas por um meio fisico a uma curta distância) ou pela proposta de Pellizzari [2](para cavidades conectadas por uma fibra otica). Para escolhas adequadas dos parâmetros relevantes em cada caso, a dinâmica dos dois sistemas e equivalente a interacao dos aomos com um campo mono-modo. Em consequencia da aparente simplicidade, investigamos a dinâmica do emaranhamento entre atomos distantes, incluindo a geracao de estados maximamente emaranhados (essencial para o processamento de informacao quântica, comunicacao quântica [3] e computacao quântica distribuida [4, 5] ) de forma deterministica e sem a necessidade de uma interacao indireta entre os modos das cavidades para gerar um estado inicial emaranhado compartilhado Abstract
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A perspectiva de simular fenomenos quânticos de sistemas de muitos corpos em cavidades opticas acopladas tem atraido bastante interesse nos ultimos anos. O alto grau de controle experimental e a natureza hibrida das particulas envolvidas, denominada polaritons, fornecem uma nova direcao no estudo de sistemas fortemente correlacionados envolvendo interacao entre luz e materia. Alem disso, redes de cavidades sao plataformas promissoras para processamento de informacao quântica em redes quânticas. Esta tese e constituida por dois estudos em redes de cavidades acopladas descritas pelo modelo Jaynes-Cummings-Hubbard. Em particular, desenvolvemos protocolos de transferencia e controle de estados quânticos em duas estruturas distintas. No primeiro estudo, consideramos uma cadeia unidimensional de cavidades com um padrao alternado de acoplamento entre as cavidades, cada uma interagindo com um atomo. Neste cenario, um par de modos normais do campo eletromagnetico torna-se fortemente localizado nas extremidades da cadeia. Dessa forma, uma vasta estrutura de regimes dinâmicos pode ser manipulada dependendo da ressonância entre os modos normais atomicos e do campo. Mostramos como isso pode ser utilizado para realizar protocolos de transferencia de estado quântico envolvendo estados fotonicos, atomicos ou hibridos, com alta fidelidade. Tambem discutimos como reduzir o tempo de transmissao de estados, sem comprometer sua eficiencia, particionando a cadeia em modulos. Em seguida, exploramos a dinâmica de excitacoes atomicas e fotonicas em uma rede complexa de Apolonio considerando diversos regimes de interacao. Mostramos que o espectro de modos normais induzido por este tipo de rede tambem oferece diversas alternativas no controle da dinâmica do sistema. Alem disso, a natureza complexa da rede de Apolonio induz uma dinâmica de propagacao nao-trivial que depende do grau de conexao entre os sitios, podendo ser assim aplicada para conectar diferentes usuarios de uma rede quântica. Nossos resultados contribuem para o desenvolvimento de protocolos de comunicacao em redes quânticas utilizando dispositivos de interface luz-materia, abrindo assim caminho para o processamento de informacao quântica em larga escala.
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