Controle de laser de bombeio para física atômica

• Processo: 23/01670-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de abril de 2023
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Marcelo Martinelli
• Beneficiário: Caio Brandão Krakauer
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Emaranhamento Física atômica Mistura de quatro ondas Óptica quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Emaranhamento | Estabilização de laser | estado cluster | Física Atômica | mistura de quatro ondas | Ótica Quântica

Resumo

O nosso objetivo é a geração de estados emaranhados para aplicações em processamento quântico de informação, em um sistema escalável de modos. O emaranhamento serve a dois propósitos: permite a partilha de informações de forma inviolável, pelo uso de criptografia quântica entre dois parceiros (Alice e Bob), e permite o desenvolvimento de sistemas de processamento de informação que devem superar os sistemas atuais de computação baseada em princípios clássicos de teoria de informação.Iremos empregar um amplificador paramétrico usando uma célula de vapor de rubídio, à temperatura ambiente, para gerar um par de campos emaranhados. Em seguida, pela engenharia do espectro de frequência do campo de bombeio, iremos entrelaçar diversos modos do campo, levando a uma estrutura de múltiplos modos emaranhados, em um estado conhecido como ``cluster''; uma estrutura com potencial uso no processamento de informação em nível quântico, baseada em um sistema com um número de modos que pode, a princípio, ser arbitrariamente estendido em uma rede de nós emaranhados.O estudante irá se concentrar na engenharia do modo de bombeio, empregando para isso diferentes sistemas de controle dos laseres envolvidos. Deverá usar um laser de Ti:safira, e travar o mesmo em fase e frequência com o laser de referência, permitindo a superposição controlada de dois modos de bombeio distintos, colineares, a serem injetados na mesma célula de rubídio, que constitui o nosso meio de ganho.