A transmissão de informação quântica de uma localidade a outra não é um problema trivial. O teletransporte é uma promessa de solução, um sistema que usa dois canais de comunicação: um clássico --- um sistema usual de transmissão ---, e um quântico - construído pela geração de emaranhamento entre os estados dos usuários envolvidos. As primeiras realizações deste procedimento davam o resultado correto apenas em uma fração das vezes, problema resolvido no ano seguinte no primeiro protocolo de teletransporte incondicional. Desde então, diferentes esquemas experimentais foram sendo implementados e melhores resultados obtidos. O presente trabalho codifica informação nos modos de frequência da luz, com emaranhamento sendo gerado por um Oscilador Paramétrico Ótico acima do limiar. Aqui é desenvolvida a teoria para caracterização de estados em modos de frequência mais gerais, apresentada com os resultados obtidos. Para as perdas existentes no sistema, não é esperado uma fidelidade na comparação entre o estado de saída com o de entrada maior do que 42% sem o uso de recursos quânticos. O melhor resultado obtido com o uso de feixes emaranhados foi de 40%, perto do limiar da necessidade de recursos quânticos mas sem ultrapassá-lo.
A transmissão de informação quântica de uma localidade a outra não é um problema trivial. O teletransporte é uma promessa de solução, um sistema que usa dois canais de comunicação: um clássico --- um sistema usual de transmissão ---, e um quântico - construído pela geração de emaranhamento entre os estados dos usuários envolvidos. As primeiras realizações deste procedimento davam o resultado correto apenas em uma fração das vezes, problema resolvido no ano seguinte no primeiro protocolo de teletransporte incondicional. Desde então, diferentes esquemas experimentais foram sendo implementados e melhores resultados obtidos. O presente trabalho codifica informação nos modos de frequência da luz, com emaranhamento sendo gerado por um Oscilador Paramétrico Ótico acima do limiar. Aqui é desenvolvida a teoria para caracterização de estados em modos de frequência mais gerais, apresentada com os resultados obtidos. Para as perdas existentes no sistema, não é esperado uma fidelidade na comparação entre o estado de saída com o de entrada maior do que 42% sem o uso de recursos quânticos. O melhor resultado obtido com o uso de feixes emaranhados foi de 40%, perto do limiar da necessidade de recursos quânticos mas sem ultrapassá-lo.
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.
Em 1993, Bennett propôs um protocolo de teletransporte de um estado quântico por meio de dois canais de comunicação de natureza distinta: Um canal clássico, formado por duas vias clássicas de informação, e um canal quântico, formado por um par de sistemas entrelaçados. Após algumas implementações bem-sucedidas no domínio de variáveis discretas, em 1998 surge uma versão de variáveis contínuas do protocolo [1]. No mesmo ano, Furusawa et al. realizam o teletransporte quântico incondicional baseado em variáveis contínuas do campo [2]. Recentemente, o emaranhamento no domínio de variáveis contínuas entre feixes intensos de luz com diferentes cores foi medido [3, 4, 5]. Neste trabalho relatamos os avanços na implementação do protocolo de teletransporte entre campos intensos de cores distintas. Depois de alguns esforços, conseguimos construir um oscilador paramétrico óptico (OPO) que se apresentou como uma fonte razoável de feixes intensos emaranhados. Os equipamentos necessários para a execução do protocolo foram construídos e instalados. Seguiram-se vários testes para garantir o funcionamento combinado de todas as partes. Entre eles, a teleportação de um estado de vácuo não deslocado, onde obtivemos resultados promissores. Após ajustes de configuração e desenvolvimento de técnicas de análise de dados para fornecer a produção, detecção e análise de estados deslocados do campo, o protocolo foi executado com esse tipo de estados. Alcançamos uma fidelidade de 45% para um estado de entrada deslocado, enquanto que a fidelidade considerando apenas as variâncias chegou a 60%. Para comprovar sucesso de nosso protocolo de teletransporte quântico, estão previstas algumas otimizações e alterações na operação do OPO, através das quais esperamos superar em breve a marca de 50% de fidelidade, correspondente ao limite clássico.
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.
Propomos um método de conversão de estados quânticos do campo eletromagnético entre cores distintas do espectro, empregando os feixes emaranhados produzidos pela conversão paramétrica descendente em um oscilador paramétrico óptico (OPO). O OPO é bombeado por um feixe de 532 nm, com a geração de um campo intenso (mW) ressonante com a linha D1 dos átomos de Rb, em 795 nm. O campo complementar, produzido em 1608 nm, está na faixa da banda L de telecomunicações, região de baixas perdas em fibra óptica apropriada para acoplamentos em longa distância e compatível com a tecnologia de micro fabricação de dispositivos ópticos em chips de silício e nitreto de silício. Empregaremos o sistema na demonstração de teletransporte de diferentes estados quânticos da luz produzidos por interação com átomos de rubídio, com a conversão de frequência da luz para a banda L. Para atingir esse objetivo, é fundamental haver uma fonte de um par de feixes emaranhados nos comprimentos de onda em questão. Assim, o foco deste trabalho foi produzi-los. A geração do par de feixes gêmeos foi alcançada, apesar da dificuldade de travamento do OPO na temperatura adequada. Além disso, todo o sistema de detecção e aquisição de dados foi montado. Então, foi feita a caracterização completa dos feixes gerados com o cristal do OPO a 18ºC, com comprimentos de onda distintos dos desejados devido à temperatura. Para verificar o emaranhamento dos feixes, foi utilizado o critério de Duan, no qual a soma das quadraturas dos feixes deveria ser menor do que 1. O resultado obtido, no entanto, foi de 1,04. O valor próximo do necessário indica que, com a superação do obstáculo de travamento do OPO a baixas temperaturas, o emaranhamento será de fato observado.
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.
Propomos um método de conversão de estados quânticos do campo eletromagnético entre cores distintas do espectro, empregando os feixes emaranhados produzidos pela conversão paramétrica descendente em um oscilador paramétrico óptico (OPO).O OPO é bombeado por um feixe de 532 nm, com a geração de um campo intenso (∼mW) ressonante com a linha D1 dos átomos de Rb, em 795 nm.O campo complementar, produzido em 1608 nm, está na faixa da banda L de telecomunicações, região de baixas perdas em fibra óptica apropriada para acoplamentos em longa distância e compatível com a tecnologia de micro fabricação de dispositivos ópticos em chips de silício e nitreto de silício.Empregaremos o sistema na demonstração de teletransporte de diferentes estados quânticos da luz produzidos por interação com átomos de rubídio, com a conversão de frequência da luz para a banda L. Para atingir esse objetivo, é fundamental haver uma fonte de um par de feixes emaranhados nos comprimentos de onda em questão.Assim, o foco deste trabalho foi produzi-los.A geração do par de feixes gêmeos foi alcançada, apesar da dificuldade de travamento do OPO na temperatura adequada.Além disso, todo o sistema de detecção e aquisição de dados foi montado.Então, foi feita a caracterização completa dos feixes gerados com o cristal do OPO a 18ºC, com comprimentos de onda distintos dos desejados devido à temperatura.Para verificar o emaranhamento dos feixes, foi utilizado o critério de Duan, no qual a soma das quadraturas dos feixes deveria ser menor do que 1. O resultado obtido, no entanto, foi de 1,04.O valor próximo do necessário indica que, com a superação do obstáculo de travamento do OPO a baixas temperaturas, o emaranhamento será de fato observado.