Correlações Quânticas em sistemas atômicos

ÁTOMOS DE RUBÍDIO

OPO COM ÁTOMOS

O oscilador paramétrico ótico (OPO) é uma fonte versátil de estados gaussianos não-clássicos da luz, sendo uma ferramenta amplamente empregada em experimentos de informação quântica com variáveis contínuas. Seus regimes de operação abaixo e acima do limiar de oscilação são bem conhecidos e caracterizados.

No entanto, o estudo da transição dos estados térmicos emaranhados (abaixo do limiar) para estados intensos emaranhados (acima do limiar) e o comportamento não gaussiano esperado nesta transição são limitados pela pequena faixa de valores de potência de bombeio onde tais efeitos podem ocorrer para as cavidades usuais, usando como meio de ganho cristais não lineares.

Nossa proposta vai estudar os OPOs usando não linearidades atômicas de terceira ordem. O alto ganho obtido neste meio permite trabalhar com cavidades abertas, apresentando um regime suave de transição, para investigar a evolução do estado nesta mudança de regime. Além disso, o baixo limiar de oscilação destes OPOs permite investigar regimes muito acima do limiar, nunca antes estudados para osciladores usando não-linearidades de segunda ordem. A geração de estados não-clássicos, não gaussianos, fornece ainda uma ferramenta interessante para a investigação de emaranhamento além do regime gaussiano, que apresenta limitações de aplicabilidade para o processamento de informação quântica.

ESTADOS CLUSTER

Um dos grandes desafios da computação quântica está na escalabilidade dos sistemas e do controle da decoherencia dos mesmos. Uma opção que tem apresentado resultados atraentes como recurso de computação quântica é a geração de redes de estados emaranhados (cluster states). A proposta que apresentamos no LMCAL, baseada no processo de amplificação paramétrica dada pelos átomos de rubídio, utiliza como bombeio intenso dois feixes colineares separados em frequência dentro da largura de linha do espectro da Mistura de Quatro Ondas, acompanhado de uma semente fraca monomodo.

A interação entre o bombeio e o prova constitui um processo iterativo onde são gerados dois feixes, cada um deles com numerosas frequências emaranhadas entre elas. A caracterização do emaranhamento entre os feixes permite a identificação do tipo de rede gerado e abre uma nova possibilidade para a escalabilidade de sistemas quânticos.