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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2023.tde-22062023-155846
Document
Author
Full name
Beatriz Vilela de Moura
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Nussenzveig, Paulo Alberto (President)
Misoguti, Lino
Padua, Sebastiao Jose Nascimento de
Title in Portuguese
Teletransporte de estados do campo eletromagnético: de átomos para chips
Keywords in Portuguese
Física experimental
Informação óptica
Óptica quântica
Abstract in Portuguese
Propomos um método de conversão de estados quânticos do campo eletromagnético entre cores distintas do espectro, empregando os feixes emaranhados produzidos pela conversão paramétrica descendente em um oscilador paramétrico óptico (OPO). O OPO é bombeado por um feixe de 532 nm, com a geração de um campo intenso (mW) ressonante com a linha D1 dos átomos de Rb, em 795 nm. O campo complementar, produzido em 1608 nm, está na faixa da banda L de telecomunicações, região de baixas perdas em fibra óptica apropriada para acoplamentos em longa distância e compatível com a tecnologia de micro fabricação de dispositivos ópticos em chips de silício e nitreto de silício. Empregaremos o sistema na demonstração de teletransporte de diferentes estados quânticos da luz produzidos por interação com átomos de rubídio, com a conversão de frequência da luz para a banda L. Para atingir esse objetivo, é fundamental haver uma fonte de um par de feixes emaranhados nos comprimentos de onda em questão. Assim, o foco deste trabalho foi produzi-los. A geração do par de feixes gêmeos foi alcançada, apesar da dificuldade de travamento do OPO na temperatura adequada. Além disso, todo o sistema de detecção e aquisição de dados foi montado. Então, foi feita a caracterização completa dos feixes gerados com o cristal do OPO a 18ºC, com comprimentos de onda distintos dos desejados devido à temperatura. Para verificar o emaranhamento dos feixes, foi utilizado o critério de Duan, no qual a soma das quadraturas dos feixes deveria ser menor do que 1. O resultado obtido, no entanto, foi de 1,04. O valor próximo do necessário indica que, com a superação do obstáculo de travamento do OPO a baixas temperaturas, o emaranhamento será de fato observado.
Title in English
Teleportation of states of the electromagnetic field: from atoms to chips
Keywords in English
Experimental physics
Quantum Information
Quantum optics
Abstract in English
We propose a method of quantum states conversion between different colors of the spectrum, by using entangled beams produced through parametric down conversion in an optical parametric oscillator (OPO). The OPO is pumped by a 532 nm laser, with the generation of a intense field (mW) resonant with the D1-line of Rb atoms, in 795 nm. The idler field, produced in 1608 nm, is in the telecommunication L-band, a low loss region appropriate for long distance coupling and compatible with the technology of micro fabrication of optical devices in silicon and silicon nitrate chips. We will use the system to demonstrate the teleportation of different quantum states of light produced by interaction with rubidium atoms, with conversion of the light frequency to the L-band. To achieve this goal, it is a fundamental step to have a source of entangled beams in such wavelengths. Thus, the aim of this work was to produce them. We accomplished the generation of the pair of twin beams, despite the difficulty in locking the OPO in the suitable temperature. Besides, the entire detection system and data acquisition were built. Furhermore, we made the complete caracterization of the generated beams at a 18ºC temperature for the OPO crystal, with wavelengths different from the desired ones, due to the temperature. To verify the beams entanglement, we used the Duan criterion, in which the quadratures sum must be less than 1. The obtained result, however, was 1.04. The value is near the necessary, what indicates that, by overcoming OPO locking barrier at low temperatures entanglement must indeed be observed.
 
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Diss_BeatrizMoura.pdf (17.45 Mbytes)
Publishing Date
2023-07-17
 
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