Explorando informação quântica com átomos, cristais e chips

• Processo: 15/18834-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de fevereiro de 2016 - 30 de junho de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Marcelo Martinelli
• Beneficiário: Marcelo Martinelli
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Paulo Alberto Nussenzveig
• Auxílios(s) vinculado(s): 16/50468-7 - Nanophotonics for quantum computing and precision measurements, AP.R SPRINT
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/06571-9 - Manipulando o estado quântico da luz com microcavidades em chips, BP.IC; 21/14614-7 - Geração de redes de estados emaranhados por meios atômicos, BP.DD; 21/04829-6 - Correlações quânticas multi-modo em chip, BP.MS; + mais bolsas vinculadas 21/04023-1 - Manipulando informação quântica com meios atômicos, BP.IC; 21/02615-9 - Gerando campos sintonizáveis para amplificadores óticos, BP.IC; 21/00996-5 - Ótica quântica com radiação síncrotron, BP.IC; 20/09923-8 - Teletransporte de estados não clássicos da luz, BP.PD; 20/03920-7 - Teletransporte de estados do campo eletromagnético: de átomos para chips, BP.MS; 20/03606-0 - Manipulando estados de cluster com átomos, BP.PD; 19/12840-0 - Produzindo `ladder states´ de luz usando átomos quentes, BP.DR; 19/17029-8 - Teletransporte quântico usando modos de bandas laterais: fundamentos de ótica quântica e de informação quântica, BP.IC; 18/03155-9 - Implementação da tecnologia de mistura de quatro ondas em redes de emaranhamento, magnetometria e para explorar a termodinâmica quântica, BP.PD; 17/27096-9 - Convertendo estados quânticos do campo para a banda c de telecomunicações pelo teletransporte, BP.MS; 17/27216-4 - Investigando o comportamento quântico do campo no limiar do oscilador paramétrico ótico, BP.DR; 16/04110-3 - Gerando emaranhamento entre átomos e microcavidades, BP.IC; 14/27223-2 - Controle de informação quântica com variáveis contínuas de feixes de luz, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Teletransporte Fotônica Informação quântica Emaranhamento quântico Óptica quântica Osciladores paramétricos ópticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Emaranhamento | Fotonica | mistura de quatro ondas | Oscilador Paramétrico Ótico | Ótica Quântica | teletransporte | Informação Quântica

Resumo

Estudos de informação quântica com variáveis discretas ou contínuas do campo eletromagnético implicam na geração e manipulação de estados quânticos da luz, além de seu armazenamento em interfaces materiais, permitindo eventualmente o processamento de informação usando os princípios da mecânica quântica. O objetivo final é ganho de eficiência de processamento, resolvendo problemas matematicamente intratáveis por manipulação clássica da informação. Propomos a continuidade de nossos trabalhos envolvendo a geração sintonizável de luz emaranhada em diferentes faixas do espectro eletromagnético através de osciladores paramétricos óticos baseados em cristais, e sua aplicação em interfaces entre átomos e chips de silício (Si) ou nitreto de silício (SiN). Meios atômicos permitem o armazenamento de informação, enquanto novas técnicas empregando osciladores paramétricos integráveis em circuitos óticos construídos com técnicas litográficas permitem escalabilidade em sistemas quânticos. Visamos assim a integração de diferentes funcionalidades para a realização de operações lógicas de forma escalável em nível quântico. Contamos para isso com nossa experiência em geração de estados emaranhados da luz, e manipulação de meios atômicos. Estamos expandindo nossas instalações visando a manipulação destes estados em chips de silício produzidos em colaboração com grupos no exterior (M. Lipson e A. Gaeta, U. Cornell), ao mesmo tempo que analisamos novas fontes de luz através de processo de mistura de quatro ondas em meios atômicos, em colaboração com A. Marino (U. Oklahoma), e a análise de estados cluster em colaboração com N. Treps (LKB/ENS) e O. Pfister (U. Virginia). (AU)

Publicações científicas

(9)

(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)

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)

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GUERRERO, A. MONTANA; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.; MARINO, A. M.; FLOREZ, H. M.. Quantum Noise Correlations of an Optical Parametric Oscillator Based on a Nondegenerate Four Wave Mixing Process in Hot Alkali Atoms. Physical Review Letters, v. 125, n. 8, AUG 21 2020. (18/03155-9, 17/27216-4, 15/18834-0)

DOMENEGUETTI, RENATO R.; ZHAO, YUN; JI, XINGCHEN; MARTINELLI, MARCELO; LIPSON, MICHAL; GAETA, ALEXANDER L.; NUSSENZVEIG, PAULO. Parametric sideband generation in CMOS-compatible oscillators from visible to telecom wavelengths. OPTICA, v. 8, n. 3, p. 316-322, MAR 20 2021. (16/50468-7, 15/18834-0)

RIBEIRO, BARBARA ABIGAIL FERREIRA; DE ANDRADE, RAYSSA BRUZACA; MARTINELLI, MARCELO; MARQUES, BRENO. Exploring entanglement in open cavity parametric oscillators: From triply to doubly resonant cavities. Physical Review A, v. 102, n. 2, AUG 21 2020. (14/27223-2, 15/18834-0)

GUERRERO, A. MONTANA; CELIS, R. L. RINCON; NUSSENZVEIG, P.; MARTINELLI, M.; MARINO, A. M.; FLOREZ, H. M.. Continuous Variable Entanglement in an Optical Parametric Oscillator Based on a Nondegenerate Four Wave Mixing Process in Hot Alkali Atoms. Physical Review Letters, v. 129, n. 16, p. 5-pg., 2022-10-11. (17/27216-4, 15/18834-0, 18/03155-9)

MARTINELLI, MARCELO. From spectral matrix to sideband structure: exploring stereo multimodes. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B-OPTICAL PHYSICS, v. 40, n. 5, p. 15-pg., 2023-05-01. (15/18834-0)

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)

RIBEIRO, BARBARA ABIGAIL FERREIRA; DE ANDRADE, RAYSSA BRUZACA; MARTINELLI, MARCELO; MARQUES, BRENO. Exploring entanglement in open cavity parametric oscillators: From triply to doubly resonant cavities. PHYSICAL REVIEW A, v. 102, n. 2, p. 16-pg., 2020-08-21. (15/18834-0, 14/27223-2)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa