Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/29659

Type: Tese
Title: Exploring quantum optics and quantum information: from the interferometer to the generation of correlated photons
Author(s)/Inventor(s): Araújo, Jailson Sales
Advisor: Aguilar, Gabriel Horacio
Co-advisor: Lemos, Gabriela Barreto
Abstract: Esta tese investiga, em fotônica, como projetar, diagnosticar e explorar dinâmicas quânticas abertas e interações luz-matéria em três frentes complementares. Primeiro, apresentamos uma proposta de interferômetro programável em óptica linear no qual o grau de liberdade caminho codifica o sistema e a polarização atua como qubit auxiliar para implementar mapas de Kraus; realizamos canais de descoerência e dissipação (defasagem, amortecimento de amplitude e Pauli), incluindo extensões a temperatura finita (GAD/SGAD). Em seguida, utilizando um quantificador de realidade quântica recentemente definido, demonstro que operações locais de Alice correlacionam-se com o apagamento da realidade de observáveis no fóton de Bob em um cenário de medições causalmente desconectadas; um apagador quântico óptico modificado, com pares emaranhados e tomografia de estado, confirma experimentalmente essa correlação. Por fim, investigamos a geração e o controle de correlações Stokes–anti-Stokes em espalhamento Raman, propomos experimentalmente (i) um possível caminho para análisar a conservação de momento angular orbital no processo e (ii) o estudo de anisotropia induzida em líquidos polares sob campo elétrico uniforme.
Abstract: This thesis investigates, in photonics, how to design, diagnose, and exploit open quantum dynamics and light–matter interactions along three complementary fronts. First, we present a programmable interferometer in linear optics in which the path degree of freedom encodes the system and polarization serves as an ancilla qubit to implement Kraus maps; we implement decoherence and dissipation channels (dephasing, amplitude damping, and Pauli), including finite-temperature extensions (GAD/SGAD). Next, using a recently defined quantum-reality quantifier, we demonstrate that Alice’s local operations correlate with the erasure of the reality of observables in Bob’s photon in a scenario of causally disconnected measurements; a modified optical quantum eraser, with entangled pairs and quantum-state tomography, confirms this correlation experimentally. Finally, we investigate the generation and control of Stokes–anti-Stokes correlations in Raman scattering and propose an experimental route to (i) analyze orbital-angular-momentum conservation in this process and (ii) study field-induced anisotropy in polar liquids under a uniform electric field.
Keywords: Interferômetro programável
Realidade quântica
Emaranhamento de fótons
Espalhamento Raman
Programmable interferometer
Quantum reality
Photon entanglement
Raman scattering
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Física
Production unit: Instituto de Física
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 16-Dec-2025
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Física

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