Dinâmica de sistemas quânticos : átomos em cavidades e íons aprisionados
Dagoberto da Silva Freitas
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP F884d
Campinas, SP : [s.n.], 2002.
173 p. : il.
Orientador: Jose Antonio Roversi
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: Nessa tese, estudamos a dinâmica de sistemas quânticos: átomos em cavidades e íons aprisionados. Para átomos em cavidades ( QED ) , focalizamos a nossa atenção na dinâmica do campo preparado em uma superposição de estados coerentes e em uma mistura estatística. Nesse sistema, usando o modelo...
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Resumo: Nessa tese, estudamos a dinâmica de sistemas quânticos: átomos em cavidades e íons aprisionados. Para átomos em cavidades ( QED ) , focalizamos a nossa atenção na dinâmica do campo preparado em uma superposição de estados coerentes e em uma mistura estatística. Nesse sistema, usando o modelo Jaynes-Cummings dependente da intensidade (DNJCM) discutimos alguns aspectos da dinâmica átomo-campo com uma interação tipo Jaynes-Cummings (JCM) e mostramos que para o campo preparado em um estado de 'gato par', esse será encontrado 'próximo' de um estado de gato ímpar, para o primeiro tempo de 'revival' e nesse mesmo tempo o átomo inicialmente no estado excitado estará 'próximo' do estado fundamental; esse comportamento é uma conseqiiência da conservação da paridade do sistema total. Um outro aspecto da dinâmica do campo discutido aqui, foi a purificação estado do campo inicialmente preparado em uma mistura estatística para a metade do primeiro tempo de 'revival'. Como pode ser observado na dinâmica da função Q, não obtemos um purificação do campo porque ambos os estados coerentes ?a > e 1- a > não produzem estados puros idênticos para esse tempo e consequentemente não teremos uma purificação. No sistema de íons aprisionados, discutimos a geração de estados não clássicos e os efeitos de perda de coerência nessa geração. Para explicar o efeito de perda de coerência, propuzemos um modelo que leva em consideração o acoplamento entre modos cruzados do movimento do íon. Esse acoplamento pode ser induzido por flutuações no laser e no potencial da armadilha, ocasionando flutuações na freqiiência de Rabi, levando a uma perda de coerência no modo principal do íon sem relaxação de energia e de acordo com os resultados experimentais. Ainda com íons, apresentamos um novo método para tratar a dinâmica deste sem recorrermos ao limite de Lamb-Dicke. O método é ba.."eado em uma transformação unitária que leva a Hamiltoniana do sistema em uma Hamiltoniana tipo Jaynes-Cummings (JCM). Focalizamos a nossa atenção na dinâmica atômica e na dinâmica do número médio de excitações do íon. A dinâmica obtida é diferente da dinâmica de quando o sistema é tratado na forma tradicional, ou seja usando o limite de Lamb-Dicke (LDL). Nessa nova dinâmica o sistema se comporta similarmente ao modelo Jaynes-Cumings forçado (DJCM) e com uma escolha apropriada dos parametro do íon efeitos de 'super-revival' são observados. Além do comportamento dinâmico dada acima, a transfomação tem sido utilizada como proposta de implementação de portas quânticas rápidas com velocidade que pode chegar a duas ordem de grandeza maior do que as obtidas por outros métodos. Uma outra aplicação importante tem sido a utilização da transformação para a geração de 'gatos de Schrõdinger'
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Abstract: In this thesis we studied the dynamics of two quantum systems: atoms in a cavity and trapped ions. For atoms in a cavity ( QED ) , we studied the dynamics of field prepared in a superposition of coherent states and a statistical mixture. In this system, using a Intensity-Dependence...
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Abstract: In this thesis we studied the dynamics of two quantum systems: atoms in a cavity and trapped ions. For atoms in a cavity ( QED ) , we studied the dynamics of field prepared in a superposition of coherent states and a statistical mixture. In this system, using a Intensity-Dependence Jaynes-Cummings model (DNJCM) we discuss some aspects of the dynamics of atom-field in the Jaynes-Cummings model (JCM) interaction, and showed that for a field prepared in a even-coherent state ( even Schrõdinger cat) it becomes an odd-coherent state ( odd Schrõdinger cat) at the first revival time, and at the same time the atom initially prepared in the excited state becomes the ground state. This behavior is due not only for energy conservation reason, but also for parity conservation in the atomfield system. We have found that, in DNJCM, a field initially prepared in a statistical mixture evolves toward apure state. This is a consequence of the intrinsic periodicity of the model. We may ask why this behavior has not been noticed by considering the field evolution in the ordinary JCM. In the trapped ion system, we studied the generation of nonclassical state of motion of a single ion. To explain the decoherence we introduced a phenomenological model that consider mode cross-coupling. This coupling can be due to technical problems: intensity fluctuation of the laser beams and instabilities of the trap leading to decoherence of the principal mode. Still studying ions, we show a new approach to discuss the dynamics of the ion without the Lamb-Dicke Limit (LDL). In this approach we depart from the full ion laser Hamiltonian, and perform a unitary transformation that allows us to obtain a JCM like Hamiltonian. The dynamics obtained is different from the dynamics when the system is treated in the traditional form, in the LDL. In the new dynamics the system is similar to the Driven-Jaynes-Cummings model (DJCM), and we expect the phenomenon of super-revival to be present in the ion system. Besides the dynamics present here, the transformation has been used in a scheme for generation of a quantum gate and Schrodinger cats
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Roversi, José Antonio, 1947-
Orientador
Cesar, Claudio Lenz
Avaliador
Mizrani, Salomon Sylvain
Avaliador
Cruz, Flávio Caldas da, 1966-
Avaliador
Barranco, Antonio Vidiella, 1963-
Avaliador
Dinâmica de sistemas quânticos : átomos em cavidades e íons aprisionados
Dagoberto da Silva Freitas
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Dagoberto da Silva Freitas
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