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Efeitos coletivos em sistemas atômicos, spins nucleares e eletrodinâmica quântica de cavidades

Processo: 19/11999-5
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de setembro de 2019 - 28 de fevereiro de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
Pesquisador responsável:Celso Jorge Villas-Bôas
Beneficiário:Celso Jorge Villas-Bôas
Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Carlos Eduardo Máximo ; Elnaz Darsheshdar
Assunto(s):Óptica quântica  Átomos frios  Interações de longo alcance  Transparência eletromagneticamente induzida 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Átomos Frios | Cadeias de Spins | efeitos coletivos | Eletrodinamica quantica de cavidades | Interações de longo alcance | Transparência eletromagneticamente induzida | Óptica Quântica

Resumo

Com o presente projeto pretendemos podermos dar prosseguimento a estudos sobre comportamentos coletivos em diferentes sistemas físicos. Investigaremos vários tópicos relacionados a vários projetos em andamento a saber: 1) o papel das interações de longo alcance na dinâmica de ensembles atômicos (átomos de dois níveis) excitados por campos extermos. Investigaremos a conexão entre correlações quânticas (emaranhamento e discórdia quântica) entre os átomos do ensemble e propriedades da luz espalhada pelo ensemble. Também estenderemos os estudos para sistemas atômicos de três níveis, onde investigaremos o fenômeno da transparência eletromagneticamente induzida (EIT) levando-se em conta tais interações de longo alcance. Buscaremos entender como tais interações afetam a EIT e suas aplicações como memória quântica e redução da velocidade de grupo de um dado pulso de luz; 2) Dinâmicas dissipativas em sistemas fortemente interagentes: i) Eletrodinâmica Quântica de Cavidades (EQC) com qubits supercondutores e ii) cadeias de spins nucleares em ressonância magética nuclear (RMN). O primeiro sistema tem chamado muito a atenção da comunidade de óptica quântica visto que permite novos regimes de acoplamento, com novos fenômenos físicos, além de ser um forte candidato para a implementação de algoritmos de computação quântica. Já o segundo, trata-se de um sistema amplamente estudado em Mecânica Estatística, muito rico em propriedades termodinâmicas e magnéticas; 3) Processos em EQC com poucos átomos ou moléculas de pontos de quânticos em cavidades ópticas, visando a implementação de processos de informação quântica (memória quântica, portas lógicas, transistor quântico), processos de transparência eletromagneticamente induzida (EIT) e efeitos não lineares da interação átomo-campo com um ou dois modos do campo de radiação. (AU)

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Publicações científicas (13)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
RICARDO, ALEXANDRE C.; FERNANDES, GABRIEL P. L. M.; DUZZIONI, EDUARDO I.; CAMPO, VIVALDO L.; VILLAS-BOAS, CELSO J.. Alternatives to a nonhomogeneous partial differential equation quantum algorithm. HYSICAL REVIEW, v. 106, n. 5, p. 10-pg., . (19/11999-5, 19/13143-0)
CARDOSO, FERNANDO R.; ROSSATTO, DANIEL Z.; FERNANDES, GABRIEL P. L. M.; HIGGINS, GERARD; VILLAS-BOAS, CELSO J.. Superposition of two-mode squeezed states for quantum information processing and quantum sensing. HYSICAL REVIEW, v. 103, n. 6, p. 10-pg., . (19/11999-5)
CARDOSO, FERNANDO R.; AKAMATSU, DANIEL YOSHIO; CAMPO JUNIOR, VIVALDO LEIRIA; DUZZIONI, EDUARDO I.; JARAMILLO, ALFREDO; VILLAS-BOAS, CELSO J.. etailed Account of Complexity for Implementation of Circuit-Based Quantum Algorithm. FRONTIERS IN PHYSICS, v. 9, . (19/11999-5)
SANTOS, ALAN C.; VILLAS-BOAS, C. J.; BACHELARD, R.. Quantum adiabatic brachistochrone for open systems. HYSICAL REVIEW, v. 103, n. 1, p. 9-pg., . (19/11999-5, 19/22685-1, 18/15554-5)
SANTOS, ALAN C.; VILLAS-BOAS, C. J.; BACHELARD, R.. Quantum adiabatic brachistochrone for open systems. Physical Review A, v. 103, n. 1, . (19/11999-5, 19/22685-1, 18/15554-5)
CARDOSO, FERNANDO R.; ROSSATTO, DANIEL Z.; FERNANDES, GABRIEL P. L. M.; HIGGINS, GERARD; VILLAS-BOAS, CELSO J.. Superposition of two-mode squeezed states for quantum information processing and quantum sensing. Physical Review A, v. 103, n. 6, . (19/11999-5)
OLIVEIRA, M. H.; MAXIMO, C. E.; VILLAS-BOAS, C. J.. Sensitivity of electromagnetically induced transparency to light-mediated interactions. Physical Review A, v. 104, n. 6, . (17/13250-6, 19/11999-5)
MENDONCA, TAYSA M.; SOUZA, ALEXANDRE M.; DE ASSIS, ROGERIO J.; DE ALMEIDA, NORTON G.; SARTHOUR, ROBERTO S.; OLIVEIRA, IVAN S.; VILLAS-BOAS, CELSO J.. Reservoir engineering for maximally efficient quantum engines. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 2, n. 4, . (19/11999-5, 13/04162-5)
SANTOS, ALAN C.; CIDRIM, ANDRE; VILLAS-BOAS, CELSO JORGE; KAISER, ROBIN; BACHELARD, ROMAIN. Generating long-lived entangled states with free-space collective spontaneous emission. HYSICAL REVIEW, v. 105, n. 5, p. 6-pg., . (18/15554-5, 19/22685-1, 19/13143-0, 21/10224-0, 17/09390-7, 19/11999-5)
OLIVEIRA, MURILO H.; HIGGINS, GERARD; ZHANG, CHI; PREDOJEVIC, ANA; HENNRICH, MARKUS; BACHELARD, ROMAIN; VILLAS-BOAS, CELSO J.. Steady-state entanglement generation for nondegenerate qubits. HYSICAL REVIEW, v. 107, n. 2, p. 7-pg., . (19/13143-0, 19/11999-5, 20/00725-9, 18/15554-5)
DARSHESHDAR, ELNAZ; HUGBART, MATHILDE; BACHELARD, ROMAIN; VILLAS-BOAS, CELSO JORGE. Photon-photon correlations from a pair of strongly coupled two-level emitters. HYSICAL REVIEW, v. 103, n. 5, p. 9-pg., . (18/15554-5, 18/01447-2, 19/13143-0, 18/10813-2, 19/11999-5)
CIPRIS, A.; MOREIRA, N. A.; DO ESPIRITO SANTO, T. S.; WEISS, P.; VILLAS-BOAS, C. J.; KAISER, R.; GUERIN, W.; BACHELARD, R.. Subradiance with Saturated Atoms: Population Enhancement of the Long-Lived States. Physical Review Letters, v. 126, n. 10, . (19/02071-9, 19/13143-0, 18/15554-5, 18/12653-2, 18/01447-2, 19/11999-5)
HU, CHANG-KANG; QIU, JIAWEI; SOUZA, PAULO J. P.; YUAN, JIAHAO; ZHOU, YUXUAN; ZHANG, LIBO; CHU, JI; PAN, XIANCHUANG; HU, LING; LI, JIAN; et al. Optimal charging of a superconducting quantum battery. QUANTUM SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 7, n. 4, p. 15-pg., . (18/15554-5, 21/10224-0, 19/13143-0, 19/22685-1, 19/11999-5)

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