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Emaranhamento por mistura de quatro ondas em meios atômicos

Processo: 18/20159-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de abril de 2019 - 31 de março de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: FACEPE
Pesquisador responsável:Marcelo Martinelli
Beneficiário:Marcelo Martinelli
Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesq. associados: José Wellington Rocha Tabosa ; Luciano Soares da Cruz ; Paulo Alberto Nussenzveig
Assunto(s):Física atômica  Átomos alcalinos  Emaranhamento quântico  Óptica quântica  Informação quântica  Processamento da informação  Estados de cluster de partículas 

Resumo

O processo de amplificação paramétrica é uma ferramenta poderosa para a geração de estados comprimidos e emaranhados do campo eletromagnético. Na última década, um novo interesse nestes sistemas foi despertado por suas potenciais aplicações em informação quântica, com a aplicação do emaranhamento em estados cluster para processamento de informação. Por outro lado, sistemas com elevado nível de compressão de ruído serão usados na próxima série de operação do detetor de ondas gravitacionais (colaboração LIGO), estabelecendo novas metas para a geração e aplicação destes estados do campo eletromagnético. Neste cenário, o uso de não-linearidades de terceira ordem em mistura de quatro ondas (4WM) permite a construção de amplificadores paramétricos de altíssimo ganho usando meios atômicos, quando os campos estão próximos da ressonância. Nossos laboratórios estão investigando a geração de estados emaranhados em átomos frios, mostrando um elevado ganho ($>10^3$) para a amplificação paramétrica em uma amostra de césio (UFPE), ao mesmo tempo em que espera-se a geração direta de quatro campos emaranhados neste processo. Na USP, investigamos a geração de múltiplos estados emaranhados em vapores aquecido de rubídio, manipulando o campo com múltiplos feixes de bombeio. Na UFABC, investigamos o limite último de compressão de ruído por rotação de polarização em meios atômicos. Propomos neste trabalho empregar o conhecimento complementar dos diferentes laboratórios na investigação destes sistemas, mapeando suas possibilidades no âmbito da informação quântica, combinando o elevado controle de sistemas atômicos atingido na UFPE com as técnicas de medida do campo desenvolvidas em São Paulo. (AU)