Investigando as propriedades quânticas do campo no oscilador paramétrico ótico baseado em átomos de rubídio

Autor(es)

Alvaro Montaña Guerrero

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI)
• Data de defesa: 2022-11-30

Membros da banca

Marcelo Martinelli; Gabriel Horacio Aguilar; Nestor Felipe Caticha Alfonso; Diogo de Oliveira Soares Pinto; Pablo Lima Saldanha

• Orientador: Marcelo Martinelli

Resumo

Na presente tese, mostramos a medida de emaranhamento em um oscilador paramétrico ótico (OPO) baseado no processo paramétrico de mistura de quatro ondas (FWM) em vapor de 85Rb, acima do limiar de oscilação. Esta corresponde à primeira medida de emaranhamento em um OPO com susceptibilidade 3. O FWM, processo base para a construção deste OPO, acontece em meios não lineares tipo 3, como é o caso do isótopo de 85Rb. Previamente à construção do OPO, realizamos a revisão da teoria clássica e quântica do FWM, assim como a obtenção experimental do processo de FWM ao redor da linha D1 de absorção do 85Rb. O alto ganho do processo de FWM e o uso de cavidades abertas permitiu projetar a construção de um OPO duplamente ressonante, o qual gera dois feixes conhecidos como sinal e complementar. Mostramos a primeira medida de compressão de ruído entre os feixes sinal e complementar gerados pelo nosso OPO, com um máximo nível de compressão na diferença de intensidade de -2.7 dB [1]. A compressão de ruído é robusta para potências altas do feixe de bombeio, o que permitiu a operação estável do OPO até valores de até quatro vezes acima do limiar de oscilação. Além disso, reconstruímos a matriz de covariância associada ao estado dos dois feixes. A matriz de covariância permite realizar o teste de emaranhamento, usando os critérios de Duan et. al. [2] e de Simon [3]. Mostramos, pela primeira vez, a geração de emaranhamento entre os dois feixes gerados pelo OPO [4], demonstrando a violação no critério de Duan, com um valor máximo de 2 p-+2 q+=1.56 (14). Mediante o uso do critério de Simon, conseguimos estudar o emaranhamento entre as diferentes bandas laterais do sistema, com um nível de emaranhamento maior para pares de bipartições específicas. Mostramos que a densidade atômica é um fator determinante para a geração e perda de correlações quânticas. A geração de feixes emaranhados com um OPO atômico trabalhando perto da ressonância de átomos alcalinos permite a integração natural em redes quânticas. (AU)

• Processo FAPESP: 17/27216-4 - Investigando o comportamento quântico do campo no limiar do oscilador paramétrico ótico
• Beneficiário: Alvaro Montaña Guerrero
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado