Expandindo os regimes de operação de íons aprisionados em tecnologias quânticas

Resumo

Íons aprisionados manipulados por campos de radiação eletromagnética constituem uma das mais desenvolvidas tecnologias quânticas da atualidade. Os cenários vão de experimentos "de bancada" até mesmo a integração em chip com perspectiva de uso em sistemas portáteis. No âmbito das tecnologias quânticas, a operação desses sistemas tem se dado no chamado regime de bandas laterais resolvidas. Este regime permite o acesso a dinâmicas efetivas que têm sido exploradas nas mais diferentes aplicações. Contudo, para que o sistema opere nesse regime, alguns pré-requisitos são necessários, incluindo o uso de campos externos fracos em comparação com a energia do movimento vibracional. Atualmente, porém, certos sistemas de íons aprisionados para integração de qubits materiais e fótons propagantes fazem uso de campos intensos em comparação com a frequência da armadilha. Sua descrição, portanto, não pode se dar no âmbito das bandas laterais resolvidas. Além disso, a obtenção do regime de bandas laterais resolvidas exige um sistema óptico de grande estabilidade o que torna o experimento caro. Tendo esses fatores em mente, este projeto é dedicado a modelagem e proposição de aplicações com íons aprisionados fora do regime de bandas laterais resolvidas. A metodologia consiste do uso de transformações unitárias que evidenciem outros regimes de ressonância e que expandam o que conhecemos atualmente, ou seja, o regime de bandas laterais resolvidas. Aplicações no âmbito da transdução íon-fóton e a investigação de transferências energéticas entre íons, campos e seu ambiente ilustrarão a física desses novos regimes. (AU)