Limite fundamental para estreitamento da largura da linha de cavidades ópticas com átomos individuais

• Processo: 22/05551-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Celso Jorge Villas-Bôas
• Beneficiário: Lucas Ribeiro da Silva Santos
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Óptica quântica Campo eletromagnético Transparência eletromagneticamente induzida
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cavity EIT | Cavity linewidth narrowing | cavity QED | Electromagnetic Induced Transparency | Pseudo-Voigt function | quantum optics | Transparência Eletromagneticamente Induzida

Resumo

Cavidades ópticas na configuração de Fabry-Perot funcionam como ressonadores para o campo eletromagnético, cuja largura de linha depende de propriedades naturais dos espelhos envolvidos (coeficientes de transmissão, reflexão e taxas de absorção) e da distância entre eles. No entanto, é possível modificar a largura de linha de uma cavidade óptica utilizando-se do fenômeno da transparência eletromagneticamente induzida (EIT). Tal fenômeno tem se destacado devido às suas inúmeras aplicações principalmente nas áreas de informação quântica e desenvolvimento de sensores. Como o nome sugere, esse fenômeno consiste em tornar transparente um meio atômico para um dado campo de radiação (campo de prova), via aplicação de um segundo campo, conhecido como campo de controle. Quando o sistema atômico é colocado em uma cavidade óptica, sua largura de linha pode ser alterada via ajuste da intensidade do campo de controle, permitindo obter larguras de linha de cavidades ópticas muito mais estreitas que sua largura natural quando vapores atômicos com muitos átomos são empregados. Esse estreitamento possui uma aplicação imediata, que é a fabricação de filtros de frequência ajustáveis por campos externos. No entanto, no regime de átomos individuais, há uma limitação fundamental para esse estreitamento da largura de linha, uma vez que nesse regime flutuações quânticas não podem ser desconsideradas. Tendo isso em vista, com o presente projeto investigaremos como a largura de linha de uma cavidade óptica se modifica quando se tem um número definido de átomos dentro dela. Também investigaremos como a largura de linha se comporta em função dos demais parâmetros do sistema como acoplamento átomo-modo da cavidade e intensidades dos campos prova e de controle.(AU)