Modulador espacial de luz para processos quânticos: algoritmo de Deutsch, concentração de emaranhamento e simulação desistemas quânticos abertos

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Breno Marques Goncalves Teixeira
• Orientador(a): Sebastiao Jose Nascimento de Padua
• Banca de defesa: Antonio Zelaquett Khoury, Marcelo Paleologo Elefteriadis de Franca Santos, Reinaldo Oliveira Vianna, Celso Jorge Villas-Bôas
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Física
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-97VKFM

Nesta tese demonstramos experimentalmente a implementação de processos quânticos e a simulação de dinâmicas complexas, através da manipulação de um sistema quântico. A conversão paramétrica descendente espontânea (SPDC), através da qual pares de fótons emaranhados são gerados, foi o sistema quântico utilizado. O estado emaranhado em caminho transversal, dos pares de fótons, foi manipulado com o uso de moduladores espaciais programáveis (SLM). Um cristal não-linear com casamento de fase tipo I e um feixe de laser contínuo com comprimento de onda na região do violeta, foram utilizados para a geração de fótons gêmeos em estados quânticos emaranhados em caminho e com dimensões variadas no espaço de Hilbert. Três protocolos quânticos foram estudados experimentalmente nesta tese: algorítimo de Deutsch mínimo, concentração de emaranhamento e simulação de dinâmicas dissipativas. No experimento do algorítimo de Deutsch foi usado um fóton gêmeo gerado pela SPDC e uma fenda dupla, para codificar um qubit espacial. O segundo fóton do par foi utilizado como trigger na preparação condicional do estado de um fóton. O SLM foi usado como o oráculo mencionado no algorítimo, isto é, o responsável pela implementação das funçõees constante e balanceada. Na implementação do protocolo de concentração de emaranhamento para estados de dois qutrits, foramgerados estados parcialmente emaranhados usando a SPDC juntamente com um SLM que modula amplitude. Um segundo SLM, modulador de fase, dentro de um interferômetro de Sagnac, foiusado para implementar o protocolo utilizando o método conhecido como Procusteano. O terceiro protocolo demonstrado experimentalmente foi a simulação de duas dinâmicas dissipativas emqudits: defasagem e amplitude, onde um dos fótons passa por canal ruidoso com essas propriedades e o estado transmitido é caracterizado.