Implementação da tecnologia de mistura de quatro ondas em redes de emaranhamento, magnetometria e para explorar a termodinâmica quântica

Resumo

A amplificação paramétrica é um processo com o qual podemos obter luz com diferentes propriedades quânticas: emaranhamento e luz com compressão de ruído abaixo do limite clássico. Propomos desenvolver esse tipo de fonte de luz mediante amplificadores paramétricos em vapores atômicos baseados na mistura de quatro ondas. O ganho ajustável desse tipo de sistema torna esta uma ferramenta versátil para sua implementação em três áreas: redes de estados emaranhados, sensibilidade em magnetômetros e processos termodinâmicos em refrigeradores quânticos.Na leitura de redes de estados emaranhados, podemos empregar esses mesmos amplificadores combinando com deteção eletrônica para desenvolver novas técnicas e mapear o conjunto de múltiplos estados emaranhados. Iremos assim gerar estados "cluster", com umarede de modos emaranhados visando a aplicação em protocolos de informação quântica comvariáveis contínuas. Por outro lado, a mistura de quatro ondas pode ser empregada paragerar luz com compressão de ruído para melhorar a sensibilidade de sensores em átomosbaseados em medidas óticas e, também, para serem aplicados no chamado ciclo tripartitepara aumentar a eficiência de refrigeradores quânticos além do limite clássico.Parte desta proposta surge como uma alternativa simples de análise, em domínio deradiofrequência, dos estados gerados com frequências separadas no domínio ótico por grupos na Univ. de Virgina (O. Pfister) e no Lab. Kastler-Brossel, em Paris (C. Fabre e N.Treps), empregando a amplicação paramétrica desenvolvida por A. Marino (agora na U.Oklahoma), com os quais mantemos colaborações em andamento, e as técnicas de medida depropostas por Avi Pe'er (Univ. Bar Ilan, Israel), com o qual iremos propor uma cooperação. Por outro lado, esta proposta também pretende dar passos em direção ao projeto já em andamento entre a USP, a U. de Nottingham e U. de Birmingham, que pretende empregar luz com compressão de ruído para testar o desempenho de refrigeradores quânticos além do limite clássico proposto nesse projeto.