Informação quântica com variáveis contínuas de átomos e luz

• Processo: 10/08448-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de dezembro de 2010 - 31 de dezembro de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Paulo Alberto Nussenzveig
• Beneficiário: Paulo Alberto Nussenzveig
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Marcelo Martinelli
• Bolsa(s) vinculada(s): 14/25403-3 - Informação quântica com variáveis contínuas de átomos e luz, BP.IC; 13/26757-0 - Informação quântica com variáveis contínuas em chip de silício, BP.DR; 13/00958-0 - Teletransporte de informação quântica entre campos de cores distintas, BP.PD; + mais bolsas vinculadas 12/25245-3 - Teletransporte de informação quântica entre campos de cores distintas, BP.DR; 12/18624-8 - Informação quântica com variáveis contínuas de átomos e luz, BP.PD; 12/18625-4 - Informação quântica com variáveis contínuas de átomos e luz, BP.PD; 12/15701-1 - Princípios de ótica para aplicações em informação quântica, BP.IC; 12/14496-5 - Eletrônica auxiliar para informação quântica com variáveis contínuas: fotodiodos e cavidades, BP.TT; 11/22410-0 - Processamento de informação quântica em variáveis contínuas, BP.DR; 11/12140-6 - Ótica quântica e informação quântica em chips de silício, BE.PQ; 11/16559-1 - Informação quântica com variáveis contínuas de átomos e luz, BP.PD; 10/15342-6 - Efeitos coerentes em meios atômicos: interfaces para troca de informação quântica entre átomos e luz, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Física atômica Óptica quântica Informação quântica Ruído quântico Interação luz-matéria
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: compressão de ruído quântico | comunicações quânticas | Emaranhamento Quântico | Informação Quântica | Interação entre átomos e luz | Ótica Quântica | Ótica Quântica / Física Atômica / Informação Quântica

Resumo

A área de Informação Quântica desperta grande interesse devido, por um lado, a seu caráter fundamental (toda informação necessita de meios físicos para ser armazenada, processada ou transmitida) e, por outro, às suas potenciais aplicações tecnológicas. Como a computação atual é baseada em lógica binária, é natural buscar extensões em sistemas quânticos discretos, contendo apenas dois níveis, chamados de bits quânticos ou qubits. Por outro lado, há interesse crescente no uso de sistemas de variáveis contínuas, tipicamente no domínio da Ótica Quântica, pois as técnicas de produção e detecção de estados não-clássicos da luz são bem conhecidas e dominadas. Nosso grupo é um dos poucos no Brasil a trabalhar com sistemas de variáveis contínuas, especialmente do ponto de vista experimental. Temos estudado a interação de luz com meios atômicos coerentemente preparados em situações de Transparência Induzida por Laser (EIT, de Electromagnetically Induced Transparency), assim como temos estudado emaranhamento de feixes intensos de luz produzidos por um Oscilador Paramétrico Ótico (OPO). Os objetivos principais para os próximos quatro anos são: estudo de um protocolo de distribuição quântica de chaves criptográficas usando os feixes gêmeos do OPO; realização de teletransporte com conversão de cor, usando os feixes gêmeos, cujas frequências são distintas (já apoiado por um auxílio individual ao Prof. Marcelo Martinelli; não estão sendo solicitados recursos específicos para esse fim aqui); estudar o emaranhamento tripartite recentemente gerado entre os feixes de bombeio, sinal e complementar do OPO; estudo do fenômeno de "morte súbita de emaranhamento" em variáveis contínuas, recentemente descoberto por nós; utilização do emaranhamento tripartite para realizar tarefas de informação quântica, como comunicação; observação de propriedades não-clássicas da luz por interação com meios atômicos coerentemente preparados, como compressão de ruído quântico e emaranhamento; investigação teórica e experimental de maneiras de trocar informação quântica entre sistemas atômicos e feixes macroscópicos de luz, juntando as duas linhas gerais de pesquisa. (AU)

Publicações científicas

(14)

(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)

THEOPHILO, K.; KUMAR, A.; FLOREZ, H. M.; GONZALEZ-ARCINIEGAS, C.; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.. Probing light forces on cold atoms by noise correlation spectroscopy. Physical Review A, v. 98, n. 5, NOV 19 2018. (10/08448-2)

BARBOSA, F. A. S.; COELHO, A. S.; CASSEMIRO, K. N.; NUSSENZVEIG, P.; FABRE, C.; VILLAR, A. S.; MARTINELLI, M.. Quantum state reconstruction of spectral field modes: Homodyne and resonator detection schemes. Physical Review A, v. 88, n. 5, NOV 14 2013. (10/08448-2, 09/52157-5, 10/52282-1)

BARBOSA, F. A. S.; COELHO, A. S.; CASSEMIRO, K. N.; MARTINELLI, M.; NUSSENZVEIG, P.; VILLAR, A. S.. Assumption-free measurement of the quantum state of light: Exploring the sidebands of intense fields. PHYSICAL REVIEW A, v. 102, n. 6, p. 14-pg., 2020-12-07. (10/08448-2, 09/52157-5, 15/18834-0, 10/52282-1)

MUNOZ-MARTINEZ, LUIS F.; SILVA BARBOSA, FELIPPE ALEXANDRE; COELHO, ANTONIO SALES; ORTIZ-GUTIERREZ, LUIS; MARTINELLI, MARCELO; NUSSENZVEIG, PAULO; VILLAR, ALESSANDRO S.. Exploring six modes of an optical parametric oscillator. Physical Review A, v. 98, n. 2, AUG 13 2018. (10/08448-2)

BARBOSA, F. A. S.; COELHO, A. S.; CASSEMIRO, K. N.; MARTINELLI, M.; NUSSENZVEIG, P.; VILLAR, A. S.. Assumption-free measurement of the quantum state of light: Exploring the sidebands of intense fields. Physical Review A, v. 102, n. 6, DEC 7 2020. (10/08448-2, 09/52157-5, 10/52282-1, 15/18834-0)

FLOREZ, H. M.; KUMAR, A.; THEOPHILO, K.; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.. Correlation spectroscopy in cold atoms: Light sideband resonances in electromagnetically-induced-transparency condition. Physical Review A, v. 94, n. 1, JUL 6 2016. (10/08448-2, 04/13587-0)

BARBOSA, F. A. S.; COELHO, A. S.; MUNOZ-MARTINEZ, L. F.; ORTIZ-GUTIERREZ, L.; VILLAR, A. S.; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.. Hexapartite Entanglement in an above-Threshold Optical Parametric Oscillator. Physical Review Letters, v. 121, n. 7, AUG 13 2018. (10/08448-2)

COELHO, A. S.; BARBOSA, F. A. S.; CASSEMIRO, K. N.; MARTINELLI, M.; VILLAR, A. S.; NUSSENZVEIG, P.. Analyzing the Gaussian character of the spectral quantum state of light via quantum noise measurements. Physical Review A, v. 92, n. 1, JUL 13 2015. (10/08448-2, 10/52282-1)

RODRIGUES, R. B.; GONZALES, J.; PINHEIRO DA SILVA, B.; HUGUENIN, J. A. O.; MARTINELLI, M.; MEDEIROS DE ARAUJO, R.; SOUZA, C. E. R.; KHOURY, A. Z.. Orbital angular momentum symmetry in a driven optical parametric oscillator. OPTICS LETTERS, v. 43, n. 11, p. 2486-2489, JUN 1 2018. (10/08448-2)

BARBOSA, F. A. S.; COELHO, A. S.; CASSEMIRO, K. N.; NUSSENZVEIG, P.; FABRE, C.; MARTINELLI, M.; VILLAR, A. S.. Beyond Spectral Homodyne Detection: Complete Quantum Measurement of Spectral Modes of Light. Physical Review Letters, v. 111, n. 20, NOV 14 2013. (10/08448-2, 09/52157-5, 10/52282-1)

FLOREZ, H. M.; CRUZ, L. S.; DE MIRANDA, M. H. G.; DE OLIVEIRA, R. A.; TABOSA, J. W. R.; MARTINELLI, M.; FELINTO, D.. Power-broadening-free correlation spectroscopy in cold atoms. Physical Review A, v. 88, n. 3, SEP 5 2013. (10/08448-2)

MUNOZ-MARTINEZ, LUIS F.; SILVA BARBOSA, FELIPPE ALEXANDRE; COELHO, ANTONIO SALES; ORTIZ-GUTIERREZ, LUIS; MARTINELLI, MARCELO; NUSSENZVEIG, PAULO; VILLAR, ALESSANDRO S.. Exploring six modes of an optical parametric oscillator. PHYSICAL REVIEW A, v. 98, n. 2, p. 10-pg., 2018-08-13. (10/08448-2)

THEOPHILO, K.; KUMAR, A.; FLOREZ, H. M.; GONZALEZ-ARCINIEGAS, C.; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.. Probing light forces on cold atoms by noise correlation spectroscopy. PHYSICAL REVIEW A, v. 98, n. 5, p. 6-pg., 2018-11-19. (10/08448-2)

FLOREZ, H. M.; KUMAR, A.; THEOPHILO, K.; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.. Correlation spectroscopy in cold atoms: Light sideband resonances in electromagnetically-induced-transparency condition. PHYSICAL REVIEW A, v. 94, n. 1, p. 9-pg., 2016-07-06. (10/08448-2, 04/13587-0)